電流型電火花加工電源工作頻率和濾波電感確定方法
電流型電加工電源后級為一電子負載,它在工作時對前級變換器的輸出電流進行連續(xù)不斷的斬波,在整個負載范圍內(nèi)(即對應(yīng)不同的消電離時間和脈沖寬度組合),可以看作是頻率可以調(diào)節(jié)的電子負載,后級的斬波頻率為250K(對應(yīng)消電離時間和脈沖寬度均2)至1.56K(對應(yīng)于消電離時間480和脈沖寬度160),負載工作頻段極寬,而前級交錯并聯(lián)雙管正激變換器的頻率是固定不變的,針對這一情況,我們不禁要提出幾點質(zhì)疑:①前后級工作頻率配合上是否合理;②前級變換器能否即時對后級電子負載進行能量補充,即前級是否具有足夠快的響應(yīng)速度;③針對前級變換器所帶的這種電子負載,我們應(yīng)該如何對其主要參數(shù)進行設(shè)計。為了解決這些問題,有必要從前后級的工作原理特點上著手深入研究。
2 工作分析
下圖為前、后級變換器的主要電路圖。其中電容C的容值很小,它的作用是高壓引弧放電。具體過程是這樣的:當開關(guān)M關(guān)斷時,由于工件還處于開路狀態(tài),所以電感中的大電流給C充電,致使工件兩端電壓線性急劇上升,直至高壓擊穿正常放電,此后,電流流經(jīng)工件進行加工,一直延續(xù)到M開通時結(jié)束。在此,我們假設(shè)前級變換器的開關(guān)頻率為,后級電子負載開關(guān)M的開關(guān)頻率為,那么和有以下關(guān)系:
1)、,即前級的工作頻率遠高于后級,這種情況對應(yīng)于后級大脈寬切割。其前后級的主要工作波形如下圖所示:
在時刻以前,M管開通,前級輸出短路,理想情況下,變壓器副邊輸出極窄的方波,當時刻關(guān)斷M時,電流經(jīng)M換流至二極管D,給負載輸出電流,由于之前,前級變換器的占空比極小,突加負載后,由儲能電感給負載提供部分電流,隨著時間的延長,減小,受電流環(huán)的限制,前級變換器占空比增加,開始調(diào)節(jié),使回升至原值,從這一點,我們可以看到,其實有一個波動過程。另外,如果電流環(huán)設(shè)計沒有達到最優(yōu)時,那么電流在調(diào)節(jié)過程中的超調(diào)量也很大,調(diào)節(jié)時間很長,致使加工電流不穩(wěn)定,影響加工效率。但從M的一個開關(guān)周期看來,由于,M的一個周期中,前級變換器將要經(jīng)歷多個周期,即當M關(guān)斷時, 前級變換器有足夠多的周期可以調(diào)節(jié),使得穩(wěn)定。在此,我們假設(shè)允許的波動范圍為,并假設(shè)在M關(guān)斷后經(jīng)過n個周期,進入穩(wěn)定狀態(tài),從能量的角度來看,即要保證在這n個周期中,當前級變換器無輸出時,電感的儲能要滿足負載能量需求,數(shù)學(xué)上,可以用以下關(guān)系式表示:
則上式可以簡化為
從上式中可以看出,要滿足穩(wěn)定加工,乘積必須滿足一定的約束條件。
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