矩形波高频脉冲电解加工电源的研制.pdf

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1、电加工ELECTROMACHINING矩形波高频脉冲电解加工电源的研制ResearchontheHighFrequencySquaringPulsePowerSupplyforElectrochemicalMachining中航工业北京航空制造工程研究所王洪国　江乐天　张明岐　程小元烟台供电公司付荣华　[摘要]精密振动电解加工是提高电解加工精度工，能实现稳定的小间隙加工，可以满足上述航空零件的有效技术途径，具有快速触发响应的矩形波高频脉冲终成形精度要求。因此，精密振动电解加工技术是航空电解加工电源是实现精密振动电解加工的关键之一。制造中重点发展的技术之一。而与精密振动电解加

2、工针对精密振动电解加工对脉冲电源快速触发响应及过相匹配的脉冲电源至关重要。常见的基于可控硅的一流、短路保护的技术要求，利用开关电源充电、电容储般脉冲电源存在容量偏小、波形畸变火花短路保护时响能、IGBT斩波和大电流下高速关断等技术，实现了工应速度慢等不足。为此，本文针对精密振动电解加工对程化设计，成功研制出了矩形波高频脉冲电源。同时介脉冲电源快速触发响应及过流、短路保护的技术要求，绍了脉冲电源的性能指标及样机研制方案、瞬时过压击利用开关电源充电、电容储能、IGBT斩波和大电流下高穿、快速短路保护等研制中的主要技术难题的解决方速关断等技术，成功研制出了精密振动电解加工所需的法

3、。经初步的加工试验,证明了此方案的可行性。矩形波高频脉冲电源。关键词：矩形波高频脉冲电源脉冲电解加工IGBT斩波快速短路保护1　加工工艺对脉冲电源的基本要求[ABSTRACT]Precisevibratingelectrochemi-脉冲电流电解加工过程中，额定电压、额定电流、calmachining(PECM)istheeffectivetechnicalwayof频率、占空比是脉冲电源最重要的参数。电解加工要highaccuracyelectrochemicalmachining,highfrequency求电源额定电压在5~24V区间连续可调，稳压精度为squarin

4、gpulsepowersupply(HSPPS)isoneofthekey±1％，频率纹波系数无要求；额定电流根据加工工件componentsforPECM.AimattheartsdemandofPECM,的面积决定，中小型工件在2000A左右，大型工件在HSPPS,chargingpowersupply,choppingcircuit,IGBT6000A左右。频率在1kHz为宜，占空比不超过50％。chopping,highcurrentswitchingtechnologyhavebeen脉冲前沿上升速度达到微秒级，关断时有适量的短时反developedinthisp

5、aper.Thispaperintroducesthespecifi-向电流为好，这有利于快速去极化，提高加工精度，并可cationofthepowersupplyofHSPPS,thetechnicalwayof缩短脉间周期，以提高加工效率。此外，电解加工电源thebreak-downofthetransientovervoltage,rapidprotec-要求具有很强的耐蚀性；在发生火花短路时要能在微秒tionofshortcircuit.Theeffectivenessofthedeveloped级时间内关断，使对工件的烧伤减到最小。powersupplyisfin

6、allyverifiedbythemachiningexperi-电源技术指标：mentofsometypicalparts.（1）充电电压：5~24V；Keywords:Highfrequencysquaringpulsepower（2）输出电压：5~20V；supplyPulseelectrochemicalmachiningIGBTchop-（3）稳压精度：±1%；pingRapidprotectionofshortcircuit（4）输出电流：0~2000A；（5）脉冲频率：0~1kHz；先进航空发动机中采用了大量高温合金、钛合金材（6）占空比：0.2~0.5；料制

7、造整体叶盘、整体机匣、扩压器等整体结构件，具有（7）保护关断时间：<20μs。结构轻薄、型面复杂的特点。采用传统的数控铣削刀具消耗费用高，易造成表面烧伤、加工变形、被加工表面残2　电源整体方案余应力过大、表面质量差及生产效率低等缺陷。而电解电源由充电电源、储能电容、斩波器、控制部分、短加工方法具有加工效率高、无电极（刀具）损耗、无加工路保护和人机界面组成（图1）。本电源采用IGBT作为应力、不产生加工变形等特点。尤其是精密振动电解加功率开关实现脉冲功率的导通和关断，将直流电快速斩50航空制造技术·2014年第16期