节能型电加工脉冲电源研究

发布时间：2017-07-29 06:23

  本文关键词：节能型电加工脉冲电源研究

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【摘要】：脉冲电源作为电加工机床系统的重要组成部分,是影响电加工工艺指标的重要因素之一。传统电加工脉冲电源电能利用率和加工效率低的原因主要是以高功率的陶瓷电阻作为其放电的限流电阻。因此,以“绿色化”、“智能化”节能型电加工脉冲电源是未来电加工技术的新的发展方向。本文在深入研究电加工原理及特点的基础上,分析了双直流供电脉冲电源主电路存在的缺点和不足,给出一种分别利用起弧网络、低压大电流斩波电路结构,改善了原电源主电路的工作条件。文中详细分析了该节能型电加工脉冲电源的工作原理及其各个阶段的工作模态,同时分析和设计了此脉冲电源主电路的主要元件参数。针对节能型电加工脉冲电源的技术指标要求,给出了脉冲电源的硬件设计方案,此方案在双直流供电脉冲电源的基础上,引入了起弧电容回路,主电路将原有双直流供电脉冲电源中的开关电源通过可调直流电源对充电电容充电代替,高压起弧部分通过电容放电来完成。脉冲电源控制系统采用Microchip公司PIC系列微处理器作为系统核心控制器件,分别对主脉冲回路、起弧开关回路、主开关驱动回路、调压电路等进行了系统设计。在脉冲电源软件设计方面,利用模块化的编程方法完成了控制系统软件程序的设计。最后通过研制的电加工脉冲电源实验样机,验证了该电源拓扑结构的正确性。经实验测试,所设计的节能型电加工脉冲电源解决了双直流供电脉冲电源中起弧电路存在的不足之处,改善了起弧电路中功率管的工作条件,完全实现了起弧功率管零电流开关,提升了电源的电能利用效率和电源系统可靠性。
【关键词】：脉冲变换器 斩波 起弧回路 软开关 节能
【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN86;TG661
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 1 绪论8-14
• 1.1 电加工简介8-9
• 1.1.1 电加工原理8-9
• 1.1.2 电加工的加工特性9
• 1.2 电加工脉冲电源概述9-10
• 1.3 电加工脉冲电源研究现状10-12
• 1.4 课题研究的目的及意义12-13
• 1.4.1 研究目的12-13
• 1.4.2 研究意义13
• 1.5 本课题的主要研究内容13-14
• 2 节能型电加工脉冲电源原理分析及研究14-21
• 2.1 节能型电加工脉冲电源技术指标14
• 2.2 核心处理器的选型14-15
• 2.3 脉冲电源实现方法15-16
• 2.4 电加工脉冲电源原理16-18
• 2.5 节能型电加工脉冲电源各模态分析18-20
• 2.6 本章小结20-21
• 3 脉冲电源系统总体设计21-33
• 3.1 主脉冲发生电路设计22-24
• 3.1.1 PWM脉宽调制模式22-23
• 3.1.2 主脉冲信号发生电路设计23-24
• 3.2 功率开关管MOSFET驱动电路设计24-25
• 3.2.1 起弧开关Q1驱动电路24-25
• 3.2.2 主开关管Q2驱动电路25
• 3.3 调压电路25-26
• 3.4 恒流电路26-27
• 3.5 人机接口电路27
• 3.6 缓冲电路设计27-28
• 3.7 脉冲电源主要元件参数设计28-30
• 3.8 电路的抗干扰设计30-31
• 3.8.1 干扰的来源30-31
• 3.8.2 抑制干扰的措施31
• 3.9 本章小结31-33
• 4 脉冲电源控制系统软件设计33-45
• 4.1 节能型电加工脉冲电源系统软件总体设计33-34
• 4.2 控制系统子模块软件设计34-40
• 4.2.1 PWM脉冲生成程序设计34-36
• 4.2.2 串行通讯软件程序设计36-37
• 4.2.3 D/A数模转换模块程序设计37-38
• 4.2.4 键盘扫描模块程序设计38-39
• 4.2.5 显示功能程序模块设计39-40
• 4.3 IPCS通信协议40-44
• 4.3.1 系统构成40-41
• 4.3.2 主单元简述41-44
• 4.3.3 主单元工作流程44
• 4.4 本章小结44-45
• 5 实验结果及分析45-48
• 5.1 脉冲电源实验样机45
• 5.2 起弧开关管Q1、主开关管Q2输出波形分析45-47
• 5.3 本章小结47-48
• 6 总结与展望48-50
• 6.1 研究总结48
• 6.2 展望48-50
• 参考文献50-54
• 硕士研究生阶段发表论文及研究成果54-55
• 致谢55-56
• 附录56

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本文编号：587820