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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
　2）、
，即前級(jí)工作頻率遠(yuǎn)低于后級(jí)工作頻率，對(duì)應(yīng)于后級(jí)小脈寬切割。這一情況恰好與情況1）相反，即前級(jí)變換器在一個(gè)周期內(nèi)，后級(jí)變換器已經(jīng)經(jīng)歷了
個(gè)周期，如圖3示，在0時(shí)刻，前級(jí)變換器輸出能量，電感儲(chǔ)能，假設(shè)負(fù)載也在此時(shí)同時(shí)放電切割，由于變壓器輸出能量大于負(fù)載吸收能量，故電感電流上升，在
時(shí)刻開(kāi)通M，前級(jí)輸出短路，零功率輸出，電感電流繼續(xù)上升儲(chǔ)能，到
時(shí)刻關(guān)斷M，負(fù)載又開(kāi)始放電，重復(fù)上述過(guò)程，直到
時(shí)刻，變壓器無(wú)輸出，電感開(kāi)始釋放能量向負(fù)載供電，在前級(jí)變換器開(kāi)始下一周期之前，負(fù)載吸收的能量全部來(lái)自儲(chǔ)能電感。通過(guò)這個(gè)周期的分析我們可以看到，當(dāng)后級(jí)負(fù)載經(jīng)歷
個(gè)周期時(shí)，前級(jí)變換器僅為一個(gè)周期，在這個(gè)過(guò)程中，前級(jí)變換器對(duì)負(fù)載的突變是無(wú)法調(diào)整的，這種情況下，前級(jí)占空比的大小由負(fù)載的平均功率決定，不受負(fù)載突變的影響，換句話說(shuō)，只要負(fù)載特性不變，則前級(jí)占空比恒定。為保證前級(jí)有足夠能量供給負(fù)載，所以必須在一個(gè)周期
內(nèi)，有下式成立：



　　否則，若不滿足上式，則輸出電流
的波動(dòng)將變大，影響加工效率和精度。從上式中可以看出，
的取值與
也有關(guān)系。

　　3）、
，適當(dāng)?shù)南婋x寬度和脈寬組合能夠使得前后級(jí)變換器的頻率相等。由于前后級(jí)工作時(shí)鐘的任意性，考慮到最惡劣情況，假設(shè)在前級(jí)續(xù)流時(shí)，后級(jí)M關(guān)斷，放電加工。波形如圖4所示。和以上分析方法相同，我們保證后級(jí)在一個(gè)周期內(nèi)所吸收的能量全部由電感儲(chǔ)能提供，如果電感儲(chǔ)能過(guò)少，將會(huì)導(dǎo)致前級(jí)輸出電流下降較大，使前級(jí)在下一工作周期中調(diào)節(jié)占空比，直至占空比增加到一個(gè)適當(dāng)值，這樣以來(lái)，輸出電流波動(dòng)大，對(duì)加工精度不利，因此我們要求儲(chǔ)能電感要滿足以下能量約束關(guān)系。




　　理論上，
的值取無(wú)窮大最好，在滿足上式的條件下，
減小，則L增大，即當(dāng)降低前級(jí)變換器的工作頻率時(shí)，就要求加大濾波電感的電感量，這會(huì)導(dǎo)致電源體積變大；相反，
越高，L可以越小，即可以通過(guò)提高電源工作頻率來(lái)減小儲(chǔ)能電感的電感量，達(dá)到減小電源體積的目的，但是實(shí)際應(yīng)用中，
不可能無(wú)限制增大，因?yàn)楫?dāng)
很大時(shí)，電源寄生參數(shù)的影響明顯增大，開(kāi)關(guān)損耗也加大。因此這就要求對(duì)L和
的選取折衷考慮，取一最優(yōu)值，并且當(dāng)
足夠大時(shí)，應(yīng)采用軟開(kāi)關(guān)技術(shù)。這里我們不妨取
對(duì)應(yīng)于交錯(cuò)并聯(lián)雙管正激變換器各路頻率為100K，此時(shí)可以計(jì)算濾波電感的感值為
，取
。


3　結(jié) 論

　　通過(guò)以上分析可知，在電流型電火花加工電源中，由于其負(fù)載是一個(gè)開(kāi)關(guān)型負(fù)載，所以濾波電感和電源開(kāi)關(guān)工作頻率的設(shè)計(jì)不同于以往阻性或感性負(fù)載的情況，其電感量和開(kāi)關(guān)頻率的乘積必須滿足一定的約束條件。在滿足條件的情況下，適當(dāng)提高電源工作頻率，可以減小濾波電感，從而達(dá)到減小電源整機(jī)重量、體積的目的。同時(shí)，當(dāng)電源頻率較高時(shí)，從提高電源效率角度考慮，建議采用軟開(kāi)關(guān)技術(shù)。


參考文獻(xiàn)：

1、丁道宏，《電力電子技術(shù)》，北京：航空工業(yè)出版社，1995

2、張占松　蔡宣三，《開(kāi)關(guān)電源的原理與設(shè)計(jì)》，電子工業(yè)出版社，1999

3、吳文江，《電流型電火花加工電源研究與工程實(shí)現(xiàn)》，南京航空航天大學(xué)碩士研究生論文，2002
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