节能式电火花加工脉冲电源的电路仿真研究

运用电路仿真技术建立了PWM控制节能式电火花加工脉冲电源与加工间隙的一体化仿真电路模型,通过对这一电路模型进行暂态分析和参数分析,验证了该脉冲电源的电路结构和控制策略的有效性,所得到的相关电路参数调节规律对于实验样机的研制具有指导作用。

中国机械工程第 l 3卷第 1 2期 2 0 0 2年 6月下半月

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节能式电火花加工脉冲电源的电路仿真研究宋博岩王玉魁赵万生摘要：用电路仿真技术建立了 P运 WM控制节能式电火花加工脉冲电源与加工间隙的一体化仿真电路模型，通过对这一电路模型进行暂态分析和参数分析，证了该脉冲电源的电路结构和控制策略的有效性，验所得到的相关

电路参数调节规律对于实验样机的研制具有指导作用。关键词：电火花加工脉冲电源；电力电子；电路模型；电路仿真中图分类号： TG6 1 6文献标识码： A宋博岩讲师

现代电力电子技术的发展推动着电火花加工脉冲电源 (简称脉冲电源 )升级换代和加工性能的的提高，脉冲电源实现节能化和智能化的基是础]在电力电子装置开发过程中，程人员往。工

展的方向

。高低压复合 P M控制节能式脉冲 W

电源的主回路原理示意图见图 1。

往通过不断改变电路结构或更换元器件以使装置满足设计要求，通过计算机电路仿真能验证设而计电路的可行性和元件参数的选用范围，从而缩

E

短产品开发周期，低研制开发成本。S b r降 a e仿真软件是一种功能强大的电力电子仿真软件，它具

图 1高低压复合 P M控制节能式 W脉冲电源主回路示意图

有通用模型库和较为精确的具体型号的器件模型，提供的电源设计环境 P weE p es能够它 o r x rs支持行为级和元件级的设计，中包含诸如其 B c、 os、 uk u k B o tB c—B o tF r r o s、 owod等标准电源拓扑和这些拓# x应的开环、 b, t闭环、均等配置。平 另外它还提供补偿器、 WM发生器件等。S b r P a e的 MAS语言是一种硬件描述语言， T运用该语言可以方便地建立用户自身的元件或者电路模型 . 其程序兼容 S i pc e仿真程序。 该脉冲电源与放电间隙并联 2个供电回路：

①高压脉冲回路，括直流电压源 E、率开关包。功管 Q。限流电阻 R,、 与传

统式脉冲电源的高压脉冲回路相同；低压脉冲回路，串联型开关稳流②是电路和续流电路相结合的新型拓扑电路，感 L电

的电感电流是电流闭环控制系统的被控量。其中串联型开关稳流主回路由直流电压源 E、。 E、 P WM控制方式下的功率开关管 Q、波电感 滤 L、流二极管 D所构成；流支路由二极管 D 续 续。

l节能式脉冲电源的工作原理 在电火花加工技术发展前期以追求加工性能、善加工工艺为第一目标，完同时也受到电源技术的制约，电源效率低于 3 的脉冲电源被广泛 O使用]。现代制造技术的激烈竞争使脉冲电源效率低的弊端日益突出，回路结构采用储能元件主电感代替限流电阻、电电流闭环控制的节能式放脉冲电源，正在迅速取代传统式脉冲电源。一代新的脉冲电源具有高效、能、巧、态特性和静节小动态特性好等优点，当前国际上脉冲电源设备发是收稿日期： 0 1 1 - 1 20— 2 0基金项目：尔滨市科委留学归国基金资助项目 ( 0 1 l 0 4哈 0 8 0 ) 28

构成。与续流支路相对，将功率开关管 Q和加工间隙构成的支路定义为加工支路。在进入脉间阶段时，断 Q。L关，的储能通过由 L、、 D D。E、所构成的续流回路进行泄放，样不仅可以消除由这 于电感续流产生的放电电流的拖尾，节能式脉使冲电源具备独立式电气特性，且更有意义的是而将储存在 I中的能量回馈到 E 中，高了电源提效率。电流闭环 P在 WM控制机制作用下，电流参考值的设定与加工脉宽脉问转换互相配合，实现峰值电流、宽、间独立可调的脉冲电压和脉冲脉脉电流的输出，用来蚀除金属。 P WM控制节能式脉冲电源因使用储能元件

哈尔滨市科技攻关计划资助项目( l l l0 2 ) 0 i2 10 9

电感代替限流电阻而实现电源效率的显著提高。

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