电火花成形机床节能型脉冲电源研究
发布时间：2021-08-31 03:58
电火花加工（EDM）利用可控电火花来腐蚀工件中的金属,这种方法现在已成为高功率应用的成熟加工工艺。近年来,电火花加工技术越来越多地应用于高精度加工和机械零件的制造中,成为了机械制造业中不可或缺的一部分,但能源紧缺是现在社会面临的重要问题,甚至制约了电火花加工机床的发展,因此节能是电火花加工的发展趋势。脉冲电源作为电火花装置的重要组成部分,它的好坏决定着电火花加工的质量、速度、稳定性等一系列性能指标,因此对新型节能脉冲电源的研究有着很重大的意义。通过对国内外节能型脉冲电源的研究,以现有的节能脉冲电源电路为基础,论文提出了一种具有新型主电路结构和电压、电流双闭环控制策略的成形机床节能型脉冲电源的设计方案。成形机床节能型脉冲电源主电路分为两级,前级DC/DC变换器实现输出电压的稳定可调,后级时序加工电路是通过时序控制器来调节放电脉宽、脉间,以控制间隙放电电流,由于电源采用电感元件代替限流电阻,提高了电能利用率,高频变压器的使用减小了电源体积。电源的控制系统以TI公司的TMS320F28035芯片作为核心,设计了包括核心控制板、驱动电路板和采样电路板,承担着PWM控制信号和脉宽、脉间控制信号的...
【文章来源】：北方工业大学北京市
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１?ＥＤＭ工作原理示意图??
心部分，它的性能对于ＥＤＭ的生产效率、表??面质量、加工精度、加工的稳定性等技术指标都有很大的影响［１１然而传统脉冲??电源普遍存在电能利用率低、效率低、稳定性差、智能化程度低等弊端，这严重??制约了?ＥＤＭ技术高效、高精、高质的发展需求，各ＥＤＭ技术强国纷纷探索研??宄脉冲电源节能化、绿色化、智能化的途径和方法［１９］。??１．３．１国内脉冲电源的研究??１．３丄１传统电阻限流式脉冲电源??在传统的ＥＤＭ中，通常使用两种脉冲电源：ＲＣ脉冲电源和晶体管型脉冲??电源，示意图分别如图１－３⑷和图ｌ－３（ｂ）所示。ＲＣ脉冲电源通过电阻对电容器充??电，然后电容器释放能量供间隙放电加工，具有控制简单、易操作的优点。缺点??是＿：?（１）由于放电频率低，给电容器充电所需时间较长，导致极低的材料去除??率；（２）介质击穿前，由于放电能量随电容器中储存的电荷而变化，因此很难获??得均匀的表面光洁度；（３）如果前一次放电后介电强度没有恢复，电流继续流过??间隙中的通道，而不给电容器充电，则容易在工件上发生热损伤。??另一方面，晶体管型脉冲电源通过限流电阻和功率开关管将脉冲电压源与放??电间隙连接，产生可控间隙放电，被广泛应用于传统的电火花加工中，与ＲＣ脉??冲电源相比，由于其放电频率高，因而具有较高的去除率。此外，脉冲持续时间??和放电电流可根据所需的加工特性任意改变，由于使用晶体管型脉冲电源，可以??很容易地产生等时放电脉冲，因此很容易获得均匀的表面粗糙度。??Ｋ?Ｒ?Ｒ?〇??ｒ＂——?ｉｎ???工具?工具??电极?１?｜’极??Ｅ?ＣＴ?ｒ＾１?Ｅ?ＪＵＵＵＵＬ??工件?工件??
第一章绪论??７５％的电能被消耗掉，电能利用率低于２５％［２１］；?（２）两种脉冲电源对加工电流和??加工电压的控制都是开环控制，不能实时调节，加工稳定性差。??１．３．１．２高效节能化脉冲电源??随着现代电力电子技术在功率器件、电路拓扑结构、控制策略等方面所取得??的成果显著，为脉冲电源向高效化、节能化方向发展提供了技术支持，具有全新??主回路和放电电流闭环控制的节能脉冲电源正在逐渐取代传统脉冲电源间。??图１－４为北京电加工研究所早期研制的电加工直流脉冲节能电源原理图间。??该电源最大的优点是电路中没有限流电阻，而是用电感与电火花间隙直接串联，??起到了节能的作用，但是属于可控硅器件，由于开关频率很低，所以稳??态精度较差。??ＳＲ２?厶?３???????ｉｎｉ???ｈ?＝ｒＣｉ?ｓ?｝ｌＤｉ??Ｔ?Ｔ???ｎｎｎｎ?＾??Ｌ????控制电路??图１－４电加工直流脉冲节能电源原理图??逆变式节能脉冲电源是在ＰＷＭ控制ＤＣ／ＡＣ逆变器的基础上引入电流负反??馈实现对放电电流的闭环控制，并利用储能电感取代限流电阻实现节能，图卜５??所示为哈尔滨工业大学研制开发的逆变式节能电火花加工脉冲电源原理图【２４】。??———１—１１——Ｗ＇?——??Ｐｉ??加工脉ｙ发生｜驱＾电路Ｈ＊—?一??图１－５逆变式节能电火花加工脉冲电源原理图??逆变式节能脉冲电源存在的不足：此电源为电流单环控制，无法控制间隙电??压的稳定，而且储能电感Ｚ２和加工间隙直接串联，导致脉冲电源呈现非独立电??５??
本文编号：3374142
【文章来源】：北方工业大学北京市
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１?ＥＤＭ工作原理示意图??
心部分，它的性能对于ＥＤＭ的生产效率、表??面质量、加工精度、加工的稳定性等技术指标都有很大的影响［１１然而传统脉冲??电源普遍存在电能利用率低、效率低、稳定性差、智能化程度低等弊端，这严重??制约了?ＥＤＭ技术高效、高精、高质的发展需求，各ＥＤＭ技术强国纷纷探索研??宄脉冲电源节能化、绿色化、智能化的途径和方法［１９］。??１．３．１国内脉冲电源的研究??１．３丄１传统电阻限流式脉冲电源??在传统的ＥＤＭ中，通常使用两种脉冲电源：ＲＣ脉冲电源和晶体管型脉冲??电源，示意图分别如图１－３⑷和图ｌ－３（ｂ）所示。ＲＣ脉冲电源通过电阻对电容器充??电，然后电容器释放能量供间隙放电加工，具有控制简单、易操作的优点。缺点??是＿：?（１）由于放电频率低，给电容器充电所需时间较长，导致极低的材料去除??率；（２）介质击穿前，由于放电能量随电容器中储存的电荷而变化，因此很难获??得均匀的表面光洁度；（３）如果前一次放电后介电强度没有恢复，电流继续流过??间隙中的通道，而不给电容器充电，则容易在工件上发生热损伤。??另一方面，晶体管型脉冲电源通过限流电阻和功率开关管将脉冲电压源与放??电间隙连接，产生可控间隙放电，被广泛应用于传统的电火花加工中，与ＲＣ脉??冲电源相比，由于其放电频率高，因而具有较高的去除率。此外，脉冲持续时间??和放电电流可根据所需的加工特性任意改变，由于使用晶体管型脉冲电源，可以??很容易地产生等时放电脉冲，因此很容易获得均匀的表面粗糙度。??Ｋ?Ｒ?Ｒ?〇??ｒ＂——?ｉｎ???工具?工具??电极?１?｜’极??Ｅ?ＣＴ?ｒ＾１?Ｅ?ＪＵＵＵＵＬ??工件?工件??
第一章绪论??７５％的电能被消耗掉，电能利用率低于２５％［２１］；?（２）两种脉冲电源对加工电流和??加工电压的控制都是开环控制，不能实时调节，加工稳定性差。??１．３．１．２高效节能化脉冲电源??随着现代电力电子技术在功率器件、电路拓扑结构、控制策略等方面所取得??的成果显著，为脉冲电源向高效化、节能化方向发展提供了技术支持，具有全新??主回路和放电电流闭环控制的节能脉冲电源正在逐渐取代传统脉冲电源间。??图１－４为北京电加工研究所早期研制的电加工直流脉冲节能电源原理图间。??该电源最大的优点是电路中没有限流电阻，而是用电感与电火花间隙直接串联，??起到了节能的作用，但是属于可控硅器件，由于开关频率很低，所以稳??态精度较差。??ＳＲ２?厶?３???????ｉｎｉ???ｈ?＝ｒＣｉ?ｓ?｝ｌＤｉ??Ｔ?Ｔ???ｎｎｎｎ?＾??Ｌ????控制电路??图１－４电加工直流脉冲节能电源原理图??逆变式节能脉冲电源是在ＰＷＭ控制ＤＣ／ＡＣ逆变器的基础上引入电流负反??馈实现对放电电流的闭环控制，并利用储能电感取代限流电阻实现节能，图卜５??所示为哈尔滨工业大学研制开发的逆变式节能电火花加工脉冲电源原理图【２４】。??———１—１１——Ｗ＇?——??Ｐｉ??加工脉ｙ发生｜驱＾电路Ｈ＊—?一??图１－５逆变式节能电火花加工脉冲电源原理图??逆变式节能脉冲电源存在的不足：此电源为电流单环控制，无法控制间隙电??压的稳定，而且储能电感Ｚ２和加工间隙直接串联，导致脉冲电源呈现非独立电??５??
本文编号：3374142
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiagonggongyi/3374142.html
