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新型自适应节能电火花脉冲电源的研究

刘静  
【摘要】: 脉冲电源是电火花装置的重要部分,其电参数的输出特性直接决定着电火花加工的性能指标,改善其性能对于节能和提高加工性能有重要意义。本文在对国内外脉冲电源的工作原理、控制策略和加工性能利弊分析的基础上,针对不能有效利用能源和放电电流爬坡和拖尾等弊端,结合本实验室的研究成果,创新地提出了新型自适应节能电火花脉冲电源的设计方案。 新型自适应节能脉冲电源延用了电感元件取代限流电阻的节能思路,针对放电电流问题,研究了新的电路结构和控制方式。建立了电压电流双闭环结构:电压闭环控制功率提供端电压稳定,抗电压扰动;电流闭环控制主回路电感电流,设计了自适应控制器,保证电流稳定,解决爬坡和拖尾现象。 研究了新型自适应节能脉冲电源的电路结构、工作原理和自适应电流控制原理及其控制策略,提出了高低压回路的AC/DC变换器、功率变换装置、控制策略和系统加工时序控制器的实现方案。系统实现了:加工电流基本稳定;放电脉宽、脉间、放电电流的独立大范围可调;电能利用率大大提高。 对电路进行了PCB设计,包括线路板上器件的布局设计、布线设计、抗干扰设计;利用Matlab中的Simulink仿真工具实现了动态系统建模、仿真和分析,证明了系统的可行性,并优化了系统设计、缩短了设计周期。 对系统进行了基于计算机的数字化设计,实现了数据采集、监控、数据存储分析、电流闭环数字控制器和加工时序数字控制等。 实验结果:本电源放电加工电流稳定、节能效果显著。


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