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電流型電火花加工電源工作頻率和濾波電感確定方法

作者： 時(shí)間：2012-01-16 來(lái)源：網(wǎng)絡(luò) 收藏
1　引言

　　電流型電加工電源后級(jí)為一電子負(fù)載，它在工作時(shí)對(duì)前級(jí)變換器的輸出電流進(jìn)行連續(xù)不斷的斬波，在整個(gè)負(fù)載范圍內(nèi)（即對(duì)應(yīng)不同的消電離時(shí)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(fù)載，后級(jí)的斬波頻率為250K（對(duì)應(yīng)消電離時(shí)間和脈沖寬度均2
）至1.56K（對(duì)應(yīng)于消電離時(shí)間480
和脈沖寬度160
），負(fù)載工作頻段極寬，而前級(jí)交錯(cuò)并聯(lián)雙管正激變換器的頻率是固定不變的，針對(duì)這一情況，我們不禁要提出幾點(diǎn)質(zhì)疑：①前后級(jí)工作頻率配合上是否合理；②前級(jí)變換器能否即時(shí)對(duì)后級(jí)電子負(fù)載進(jìn)行能量補(bǔ)充，即前級(jí)是否具有足夠快的響應(yīng)速度；③針對(duì)前級(jí)變換器所帶的這種電子負(fù)載，我們應(yīng)該如何對(duì)其主要參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。為了解決這些問(wèn)題，有必要從前后級(jí)的工作原理特點(diǎn)上著手深入研究。


2　工作分析

　　下圖為前、后級(jí)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(guò)程是這樣的：當(dāng)開(kāi)關(guān)M關(guān)斷時(shí)，由于工件還處于開(kāi)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(jìn)行加工，一直延續(xù)到M開(kāi)通時(shí)結(jié)束。在此，我們假設(shè)前級(jí)變換器的開(kāi)關(guān)頻率為
，后級(jí)電子負(fù)載開(kāi)關(guān)M的開(kāi)關(guān)頻率為
，那么
和
有以下關(guān)系：


　　1）、
，即前級(jí)的工作頻率遠(yuǎn)高于后級(jí)，這種情況對(duì)應(yīng)于后級(jí)大脈寬切割。其前后級(jí)的主要工作波形如下圖所示：

圖2　當(dāng)
時(shí)的主要工作波形

在
時(shí)刻以前，M管開(kāi)通，前級(jí)輸出短路，理想情況下，變壓器副邊輸出極窄的方波，當(dāng)
時(shí)刻關(guān)斷M時(shí)，電流
經(jīng)M換流至二極管D，給負(fù)載輸出電流，由于
之前，前級(jí)變換器的占空比極小，突加負(fù)載后，由儲(chǔ)能電感給負(fù)載提供部分電流，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，
減小，受電流環(huán)的限制，前級(jí)變換器占空比增加，開(kāi)始調(diào)節(jié)，使
回升至原值，從這一點(diǎn)，我們可以看到，其實(shí)
有一個(gè)波動(dòng)過(guò)程。另外，如果電流環(huán)設(shè)計(jì)沒(méi)有達(dá)到最優(yōu)時(shí)，那么電流在調(diào)節(jié)過(guò)程中的超調(diào)量也很大，調(diào)節(jié)時(shí)間很長(zhǎng)，致使加工電流不穩(wěn)定，影響加工效率。但從M的一個(gè)開(kāi)關(guān)周期看來(lái)，由于
，M的一個(gè)周期中，前級(jí)變換器將要經(jīng)歷多個(gè)周期，即當(dāng)M關(guān)斷時(shí)， 前級(jí)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(dòng)范圍為
，并假設(shè)
在M關(guān)斷后經(jīng)過(guò)n個(gè)周期，進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)，從能量的角度來(lái)看，即要保證在這n個(gè)周期中，當(dāng)前級(jí)變換器無(wú)輸出時(shí)，電感的儲(chǔ)能要滿足負(fù)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(jiǎn)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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