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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： 時間：2012-01-16 來源：網(wǎng)絡 收藏
1　引言

　　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（對應消電離時間和脈沖寬度均2
）至1.56K（對應于消電離時間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速度；③針對前級變換器所帶的這種電子負載，我們應該如何對其主要參數(shù)進行設計。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M關斷時，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，我們假設前級變換器的開關頻率為
，后級電子負載開關M的開關頻率為
，那么
和
有以下關系：


　　1）、
，即前級的工作頻率遠高于后級，這種情況對應于后級大脈寬切割。其前后級的主要工作波形如下圖所示：

圖2　當
時的主要工作波形

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，我們假設允許
的波動范圍為
，并假設
在M關斷后經(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)學上，可以用以下關系式表示：

　　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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