[發明專利]基于SOPC技術的電解加工高頻脈沖電源

有效

• 申請號: 201410338053.4
• 申請日: 2014-07-16
• 公開（公告）號: CN104128680B
• 公開（公告）日: 2017-01-18
• 發明（設計）人: 劉桂賢;羅紅平;張永俊;吳明
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: B23H3/02
• 分類號: B23H3/02
• 代理公司: 廣州市南鋒專利事務所有限公司44228
• 代理人: 劉媖

技術領域

????本發明涉及脈沖電源，特別涉及一種基于SOPC技術的電解加工高頻脈沖電源。

背景技術

電解加工(Electrochemical?Machining，ECM)，是一種基于陽極金屬以“離子”形式溶解去除材料的方法，工件陽極和工具陰極接直流或者是脈沖電源（一般為10V~25V）。電解加工工藝具有加工效率高、工具無損耗、加工后工件表面無熱影響層、結構表面光滑、無內應力、無裂紋、加工不受材料硬度的限制等優點，已在小型、微型、薄型、整體結構、特型零件加工領域中發揮出顯著優勢。

脈沖電流電解加工（Pulse?Electrochemicial?Machining,PECM）,按電流的波形特征可以分為低頻（數十Hz）或高頻（kHz~數十kHz）、?寬脈寬（ms~數十ms）、窄脈寬（數十us~數百us）等類型。用脈沖電流電解加工替代直流電解加工改變了其加工過程的物理、化學特性，可以達到更高的加工精度和穩定性。這是因為脈沖電解加工改善了流場的均勻性，使得電化學反應集中在電極周圍很小的區域內，實現定域蝕除，有利于提高電解加工精度。

當前國內外電解加工生產中絕大部分仍采用直流電源。早期采用直流發電機組，隨大功率晶閘管期間的發展，晶閘管調壓、穩壓的直流電源又逐步取代了硅整流器電源。

逆變整流的電源拓撲結構的電解電源，以單片集成PWM控制芯片為主控制器，實現電源的穩壓或穩流輸出，輸出脈沖頻率在15KHz左右，電源容量達萬安培級別。

合肥工業大學研制了一套以IGBT(絕緣柵雙極型晶體管)?作為斬波元件的全橋逆變高頻脈沖電解加工電源。以SG3525為PWM（脈沖寬度調制）控制芯片的脈沖信號發生電路及調節電路。其主要參數為：輸出頻率最高為40kHz、輸出峰值電流可達2000A、輸出平均電壓達24V及占空比0.1~0.9之間可調，快速短路保護系統采用關斷逆變全橋和極間并聯大容量IGBT結合實現快速關斷，可以有效保護電源和工具電極與工件。

華南理工大學研制了SCR（晶閘管）調壓、穩壓電源輸出的直流電流源快速換流成高頻、窄脈沖的脈沖電解電源。最大輸出電壓20V(峰值)；頻率可調范圍：100Hz~20kHz,連續可調。額定頻率：1000A為10kHz；2000A為1kHz。

[1]陳遠龍,楊勝.?高頻脈沖電解加工電源的研制[J].機電工程技術，2012.

[2]?余艷青,王建業,韓冠軍.?MOSFET高頻窄脈沖電解加工工程化電源研制[J].電加工與模具,2005。

晶閘管調壓直流電源的主要優點是可靠性、經濟性好，存在的主要問題是變壓器體積大，主回路并聯支路仍然多，因此占地面積大。直流電解加工效率雖然高，但是加工精度不高，適合對加工精度要求不高，對加工效率要求高的加工場合。

逆變整流式脈沖電解電源，雖然電源容量可以做的比較大，電路簡單，加工精度相比直流電源電解加工精度有一定的提高，但也不適合加工精度要求高的場合，并且輸出峰值電壓固定，波形頻率與脈沖寬度不可調，不便于電解加工工藝的參數調節。

以SG3525為PWM（脈沖寬度調制）控制芯片，它簡單可靠及使用方便靈活，輸出驅動為推拉輸出形式，增加了驅動能力；內部含有欠壓鎖定電路、軟啟動控制電路、PWM鎖存器，有過流保護功能，頻率可調，同時能限制最大占空比。但是對于逆變后整流濾波再斬波式的電解電源，因為這種拓撲結構的電解電源需要斬波器的PWM控制信號與逆變器的PWM控制信號有一定協同性。而SG3525主要是通過調節逆變器的脈沖寬度來實現電源的穩壓或穩流控制，所以對于逆變后整流濾波再斬波的電解電源就不是很適合。

直流電解電源與逆變整流電解電源存在加工精度不高的缺點，所以很難滿足高精度電解加工的要求，也不能發揮出電解加工工藝的優勢。

發明內容

本發明的主要目的在于，針對上述現有技術中的不足，提供一種基于SOPC技術的電解加工高頻脈沖電源。

本發明解決現有技術問題所采用的技術方案是：一種基于SOPC技術的電解加工高頻脈沖電源，包括：

交流輸入端，

初級整流濾波電路，與所述交流輸入端連接，用于對所述交流輸入端輸入的交流電進行整流及濾波以形成直流電；

全橋逆變電路，與所述初級整流濾波電路連接，用于將所述直流電轉換成高頻脈沖交流電；

高頻變壓電路，與所述全橋逆變電路連接，用于將高頻脈沖交流電轉換為低頻脈沖交流電；

次級整流濾波電路，與所述高頻變壓電路連接，用于對所述低頻脈沖交流電進行整流濾波形成脈沖直流電；