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电流型电火花加工电源工作频率和滤波电感确定方法

作者：时间：2012-01-16来源：网络收藏
1　引言

　　电流型电加工电源后级为一电子负载，它在工作时对前级变换器的输出电流进行连续不断的斩波，在整个负载范围内（即对应不同的消电离时间和脉冲宽度组合），可以看作是频率可以调节的电子负载，后级的斩波频率为250K（对应消电离时间和脉冲宽度均2
）至1.56K（对应于消电离时间480
和脉冲宽度160
），负载工作频段极宽，而前级交错并联双管正激变换器的频率是固定不变的，针对这一情况，我们不禁要提出几点质疑：①前后级工作频率配合上是否合理；②前级变换器能否即时对后级电子负载进行能量补充，即前级是否具有足够快的响应速度；③针对前级变换器所带的这种电子负载，我们应该如何对其主要参数进行设计。为了解决这些问题，有必要从前后级的工作原理特点上着手深入研究。


2　工作分析

　　下图为前、后级变换器的主要电路图。其中电容C的容值很小，它的作用是高压引弧放电。具体过程是这样的：当开关M关断时，由于工件还处于开路状态，所以电感中的大电流给C充电，致使工件两端电压线性急剧上升，直至高压击穿正常放电，此后，电流流经工件进行加工，一直延续到M开通时结束。在此，我们假设前级变换器的开关频率为
，后级电子负载开关M的开关频率为
，那么
和
有以下关系：


　　1）、
，即前级的工作频率远高于后级，这种情况对应于后级大脉宽切割。其前后级的主要工作波形如下图所示：

图2　当
时的主要工作波形

在
时刻以前，M管开通，前级输出短路，理想情况下，变压器副边输出极窄的方波，当
时刻关断M时，电流
经M换流至二极管D，给负载输出电流，由于
之前，前级变换器的占空比极小，突加负载后，由储能电感给负载提供部分电流，随着时间的延长，
减小，受电流环的限制，前级变换器占空比增加，开始调节，使
回升至原值，从这一点，我们可以看到，其实
有一个波动过程。另外，如果电流环设计没有达到最优时，那么电流在调节过程中的超调量也很大，调节时间很长，致使加工电流不稳定，影响加工效率。但从M的一个开关周期看来，由于
，M的一个周期中，前级变换器将要经历多个周期，即当M关断时， 前级变换器有足够多的周期可以调节
，使得
稳定。在此，我们假设允许
的波动范围为
，并假设
在M关断后经过n个周期，进入稳定状态，从能量的角度来看，即要保证在这n个周期中，当前级变换器无输出时，电感的储能要满足负载能量需求，数学上，可以用以下关系式表示：

　　则上式可以简化为

　　从上式中可以看出，要满足稳定加工，
乘积必须满足一定的约束条件。

　
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关键词： 电火花加工 变换器 电感 频率

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