專利名稱：兩級結(jié)構(gòu)無阻電流型節(jié)能電火花加工脈沖電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種兩級結(jié)構(gòu)無阻電流型節(jié)能電火花加工脈沖電源背景技術(shù)電火花加工(EDM)是利用火花放電腐蝕金屬以實現(xiàn)金屬切削的加工方法，是當今世界一種及其重要的加工手段，在工業(yè)界發(fā)揮著不可替代的作用。
電火花加工電源作為電火花加工系統(tǒng)中重要組成部分之一，其性能對于電火花加工的各項指標(如加工效率、加工精度、電極損耗、電能利用率等)有著較大的影響。
電火花加工電源經(jīng)歷了多次發(fā)展和革新，到現(xiàn)在已經(jīng)有多種類型的電火花加工電源，如弛張式RC電源、脈沖發(fā)電式電火花加工電源、閘流管式電火花加工電源、可控硅式電火花電源、電阻限流式電火花加工電源等。
上述電源綜合起來，存在下述問題1)、加工效率低，2)、電能利用率低3)加工精度不高等問題發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是在于針對現(xiàn)有電火花加工電源存在的缺點，研制一種效率高、電能利用率高、加工精度高的電流型電火花加工電源。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的無阻電流型節(jié)能電火花加工脈沖電源，采用兩級結(jié)構(gòu)DC/DC高頻PWM變換技術(shù)。即兩級結(jié)構(gòu)無阻電流型節(jié)能電火花加工脈沖電源本電源的組成是由交流電源經(jīng)整流濾波電路連于恒流輸出DC-DC變換器，其輸出連于與電火花加工機床相連的電壓電流復合脈沖形成變換器，與電火花加工機床相連的控制及保護電路連于電流復合脈沖形成變換器。即由恒流輸出DC-DC變換器和電壓電流復合脈沖形成變換器組成的兩級變換器。
本電路的輸出電壓電流復合脈沖，脈沖前沿為尖峰高壓脈沖，隨之是低壓恒流電流脈沖，電壓脈沖實現(xiàn)擊穿引弧，電流脈沖實現(xiàn)提供火花放電能量。
上述電源的結(jié)構(gòu)，前級電路為恒流輸出DC-DC變換器，提供電火花加工放電能量 ，其電路拓撲采用雙管正激交錯并聯(lián)DC-DC變換器。
因電流型電火花加工電源的后級工作在高頻開關(guān)狀態(tài)，并伴隨著頻繁的輸出開路和短路，因此前級變換器的負載特性較為復雜。這就要求前級變換器動態(tài)響應(yīng)快，穩(wěn)定性好，所以采用雙管正激電路交錯并聯(lián)結(jié)構(gòu)的DC-DC變換器來實現(xiàn)。
恒流輸出的兩路雙管正激交錯并聯(lián)DC-DC變換器主電路的構(gòu)成是，由兩路交錯并聯(lián)的雙管正激DC-DC變換器組成，一路雙管正激變換器由第一功率管、第一變壓器原邊初級繞組及第二功率管依次串聯(lián)成串聯(lián)結(jié)構(gòu)電路并聯(lián)在電源兩端。第一個二極管負極聯(lián)于第一功率管正極，二極管正極連于第二功率管正極，第二個二極管負極與第一個功率管負極相連，正極與第二個功率管負極相連，第一變壓器的次級繞組經(jīng)整流濾波電路輸出；另一路雙管正激變換器由第三個功率管、第二變壓器原邊初級繞組及第四功率管依次串聯(lián)成串聯(lián)結(jié)構(gòu)電路同樣并聯(lián)在電源兩端。第三個二極管反向連于第三功率管正極與第四功率管正極之間。第四個二極管反向連于第三個功率管負極與第四個功率管負極之間，第二變壓器副邊的次級繞組經(jīng)整流濾波電路輸出。


圖1、兩級結(jié)構(gòu)無阻電流型節(jié)能電火花加工脈沖電源組成框2、恒流輸出兩路兩管正激交錯并聯(lián)DC-DC變換器主電路原理3、功率管驅(qū)動電路原理4、兩級結(jié)構(gòu)無阻電流型節(jié)能電火花加工脈沖電源主電路原理圖上述圖中的符號名稱DC-DC直流電源，M1～M6功率管，D1～D6二極管，Uin電源，Tr1～Tr3變壓器，RD1～RD2整流二極管，L電感，IL電感電流，C1～C2電容，R電阻BR整流橋，Uδ加工電壓，Iδ加工電流，Q1～Q4三極管，R1～R8電阻具體實施方式
根據(jù)上述附圖敘述本發(fā)明的具體實施方式
圖1是兩級結(jié)構(gòu)電流型電火花加工電源組成框圖。由圖1可知，恒流輸出DC-DC變換器的輸出連于與電火花加工機床相連的電壓電流復合脈沖形成變換器，與電火花加工機床相連的控制及保護電路與電壓電流復合脈沖形成的變換器相連，這種電源的特點是，由電壓電流復合脈沖形成變換器的輸出電壓電流脈沖，脈沖前沿為尖峰高于脈沖，隨之是低壓電流恒流脈沖。
圖2是恒流輸出兩路兩管正激交錯并聯(lián)DC-DC變換器主電路原理圖。其具體組成是由兩路交錯并聯(lián)的雙管正激變換器組成。其中第一路雙管正激變換器由第1功率管M1，第一變壓器TR1原邊初級繞組及第二功率管M2依次串聯(lián)成串聯(lián)結(jié)構(gòu)電路并聯(lián)在電源Uin兩端。第一個二極管D1負極聯(lián)于第一功率管M1正極，正極連于第二功率管M2正極，第二個二極管D2負極與第一個功率管M1負極相連，正極與第二個功率管M2負極相連，第一變壓器TR1的次級繞組經(jīng)整流濾波電路輸出，另一路雙管正激變換器由第三個功率管M3、第二變壓器TR2原邊初級繞組及第四功率管M4依次串聯(lián)成串聯(lián)結(jié)構(gòu)電路同樣并聯(lián)在電源Uin兩端。第三個二極管D3反向連于第三功率管M3正極與第四功率管M4正極之間。第四個二極管D4反向連于第三個功率管M3負極與第四個功率管M負極之間，第二變壓器TR2副邊的次級繞組經(jīng)整流濾波電路輸出。
恒流輸出DC-DC變換器中的PWM控制電路可采用TEXAS公司的TL494集成PWM控制芯片，電流檢測電路可以采用無感電阻檢測或霍爾電流傳感器。功率管驅(qū)動電路如圖3所示，圖中電阻R1～R4的作用是為減慢功率管的開通速度，并且抑制引線電感與功率管(MOSFET)輸入電容Ciss引起的高頻寄生振蕩，電阻R5～R8是為功率管(MOSFET)關(guān)斷后為輸入電容Ciss提供放電回路的，防止功率管(MOSFET)誤導通并起到靜電保護作用。電路中的三極管Q1和Q3可以選用C2383NPN管，三極管Q2和Q4可以選用A1013PNP管。續(xù)流二極管D1～D4可以選用快恢復二極管IN4148。變壓器變比為1∶1圖4時兩級結(jié)構(gòu)無阻電流型節(jié)能電火花加工脈沖電源電路原理圖。這種電源結(jié)構(gòu)簡單，控制容易。這種電源的組成是由功率管M5、二極管D6和電容C1組成電壓電流復合脈沖形成變換器電路，功率管M5的驅(qū)動信號為固定脈沖，在火花放電階段，功率管M5被關(guān)斷，電源輸出電流IL經(jīng)二極管D6向電容C1充電，形成加工電壓Uδ和加工電流IL，在消電離時間，功率管M5開通，輸出電流IL被功率管旁路，切斷加工電流，加工電流IL和加工電壓Uδ為零。
權(quán)利要求
1.一種兩級結(jié)構(gòu)無阻電流型節(jié)能電火花加工脈沖電源，其特征在于，整流濾波電路的輸出連于恒流輸出DC-DC變換器輸入端，其輸出端連于與電火花加工機床相連的電壓電流復合脈沖形成變換器，與電火花加工機床相連的控制及保護電路連于電壓電流復合脈沖變換器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩極結(jié)構(gòu)無阻電流型節(jié)能電火花加工脈沖電源，其特征在于，恒流輸出DC-DC變換器采用雙管正激交錯并聯(lián)DC-DC變換器。其主電路由兩路交錯并聯(lián)的雙管正激變換器組成，其中一路雙管正激變換器由功率管(M1)，變壓器(TR1)原邊初級繞組及功率管(M2)，依次串聯(lián)成串聯(lián)結(jié)構(gòu)電路并聯(lián)在電源(Uin)兩端，二極管(D1)負極連于功率管(M1)正極，二極管(D1)正極連于功率管(M1)正極，二極管(D2)負極與功率管(M1)負極相連，正極與功率管(M2)負極相連，變壓器(TR1)次級繞組經(jīng)整流濾波電路輸出，另一路雙管正激變換器由功率管(M3)、變壓器(TR2)原邊繞組及功率管(M4)依次串聯(lián)成串聯(lián)結(jié)構(gòu)電路同樣并聯(lián)在電源(Uin)兩端，二極管(D3)反向連于功率管(M3)正極與功率管(M4)正極之間，二極管(D4)反向連于功率管(M3)負極與功率管(M4)負極之間，變壓器(TR2)副邊次級繞組經(jīng)整流濾波電路輸出。
全文摘要
一種涉及無阻電流型節(jié)能電火花加工脈沖電源，由濾波電路、DC－DC變換器、PWM控制電路、電流檢測電路組成的恒流輸出DC－DC變換器及電壓電流復合脈沖形成變換器。本電源與現(xiàn)有的傳統(tǒng)電火花加工電源相比，具有效率高、電能利用率高、加工精度高等優(yōu)點。
文檔編號B23H1/02GK1546266SQ20031011265
公開日2004年11月17日 申請日期2003年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月17日
發(fā)明者穆新華, 吳文江, 豆飛進 申請人:南京航空航天大學