[發明專利]一種電火花線切割脈沖電源的電子負載及工作過程

有效

• 申請號: 201810703092.8
• 申請日: 2018-06-30
• 公開（公告）號: CN108907381B
• 公開（公告）日: 2020-04-28
• 發明（設計）人: 楊飛;李宏良;覃徳凡;楊蛟;華晗;李磊
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: B23H7/02
• 分類號: B23H7/02;B23H11/00
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 封睿

1.一種電火花線切割脈沖電源的電子負載，其特征在于，包括二極管雙向陣列、檢測電路、控制電路、保護電路、人機交互模塊和驅動電路，其中二極管雙向陣列包括第一二極管串聯支路、第二二極管串聯支路、第三二極管串聯支路和第四二極管串聯支路，所述第一二極管串聯支路和第二二極管串聯支路反向并聯形成第一并聯支路，所述第三二極管串聯支路和第四二極管串聯支路反向并聯形成第二并聯支路，所述第一并聯支路的一個連接點通過兩個串聯的MOSFET開關管Q₁和Q₂或一個IGBT開關管連接第二并聯支路的一個連接點，所述第一并聯支路的另一個連接點和第二并聯支路的另一個連接點構成電子負載的A、B端，分別連接電火花線切割脈沖電源的正負邊；所述人機交互模塊設置電子負載的運行參數，傳輸給控制電路；所述控制電路產生多路PWM信號，經過驅動電路濾波、放大后驅動二極管雙向陣列中開關管通斷，模擬對間隙的加工；所述檢測電路采集二極管雙向陣列流過的電流反饋給控制電路和保護電路；所述保護電路根據保護閾值進行限流保護。

2.根據權利要求1所述的電火花線切割脈沖電源電子負載，其特征在于，所述第一二極管串聯支路、第二二極管串聯支路、第三二極管串聯支路和第四二極管串聯支路的二極管個數相同，二極管數量與擊穿維持電壓有關。

3.根據權利要求1所述的電火花線切割脈沖電源電子負載，其特征在于，所述MOSFET開關管材料為Si、SiC或GaN。

4.根據權利要求1所述的電火花線切割脈沖電源電子負載，其特征在于，所述檢測電路采用電流霍爾傳感器。

5.根據權利要求1所述的電火花線切割脈沖電源電子負載，其特征在于，所述控制電路采用數字IC芯片。

6.根據權利要求1所述的電火花線切割脈沖電源電子負載，其特征在于，所述驅動電路采用IC驅動芯片。

7.根據權利要求1-6任一項所述電子負載的工作過程，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1、加工開始之前，根據加工場合和間隙負載特性，通過人機交互模塊設置電子負載的運行參數，控制二極管雙向陣列切入相應的二極管個數，使得每路串聯起來的二極管導通壓降之和為要模擬的間隙負載的擊穿維持電壓；

步驟2、在正向引弧階段，電子負載中的MOSFET開關管Q₁和Q₂都截止，此時二極管雙向陣列關斷，電子負載的阻值為無窮大，間隙負載兩端電壓不能擊穿電子負載；

步驟3、間隙被正向擊穿，進入間隙正向放電階段，此時電子負載中的MOSFET開關管Q₁開通，MOSFET開關管Q₂截止，電流從電子負載的正極A端開始，經第二二極管串聯支路到MOSFET開關管Q₁，再通過MOSFET開關管Q₂的漏源極間的并聯二極管和第三二極管串聯支路到達電子負載的負極B端，此時電子負載的阻值為流過二極管和MOSFET開關管的導通電阻，二極管的導通壓降之和為間隙正向擊穿后的擊穿維持電壓；

步驟4、在反向引弧階段，電子負載中的MOSFET開關管Q₁和Q₂都截止，二極管雙向陣列關斷，電子負載的阻值理想情況下為無窮大，間隙負載兩端電壓不能擊穿電子負載；

步驟5、間隙被反向擊穿，進入間隙反向放電階段，此時電子負載中的MOSFET開關管Q₁截止，MOSFET開關管Q₂導通，電流從電子負載的負極B端開始，經第四二極管串聯支路到MOSFET開關管Q₂，再通過MOSFET開關管Q₁的漏源極間的并聯二極管和第一二極管串聯支路到達電子負載的正極A端，此時電子負載為流過二極管和MOSFET開關管的導通電阻，二極管的導通壓降之和為間隙反向擊穿后的擊穿維持電壓；

步驟6、重復步驟2-5，進行下一個加工周期。

8.根據權利要求7所述的電子負載的工作過程，其特征在于，在加工工程中，若發生間隙電流過流，達到在人機交互模塊設置的電流軟保護閾值，則觸發控制電路啟動軟件保護，斷開MOSFET開關管Q₁和Q₂，若電流閾值達到人機交互模塊設置的電流硬保護閾值，則通過驅動電路直接啟動硬件保護，斷開MOSFET開關管Q₁和Q₂。