高频脉冲电解加工电源研制

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1、研究与DOh10．3969／j．issn．1009-9492．2012．09．022高频脉冲电解加工电源的研制陈远龙，杨胜(合肥工业大学特种加工研究所，安徽合肥230009)摘要：近些年研究发现脉冲电流电解加工比起直流电解加工有更高的加工精度，为此研制了一套以IGBT(绝缘栅双极型晶体管)作为斩波元件的全桥逆变高频脉冲电解加工电源。详述了电源的总体结构、全桥逆变电路、以SG3525A为PWM(脉冲宽度调制)控制芯片的脉冲信号发生电路及调节电路和IGBT驱动电路的原理和过程。提出了一种使用大容量IGBT作为泄流

2、元件的快速短路保护系统。该电源可输出占空比可调，频率达40kHz，最大为2kA的脉冲电流，输出波形稳定、不失真。关键词：电解加工；高频脉冲电源；IGBT；SG3525A；快速短路保护系统中图分类号：TG662文献标识码：A文章编号：1009—9492(2012)09—0075—04Development0fHigh—FrequencyPulseSupplyforECMCHENYuan—long．YANGSheng(InstituteofNon—TraditionalMachining，HefeiUnivers

3、ityofTechnology，Hefei230009，China)Abstract：Therecentstudiesshowthatpulseelectrochemical(PECM)hashighermachiningaccuracythanDCECM．Akindoffull-bridgeinverterhigh-frequencypulsesupplyisdeveloped，whichusesIGBTtochopwave．Introducingdetailedthegeneralstructure，th

4、eworkingtheoryandprocessoffull-bridgeinve~ercircuit，generatingpulsecircuitusingSG3525APWMcontrolchip，PIregulatorcircuitanddrivingIGBTcircuit．Aquickshort-circuitprotectioncircuitsmethodusinghighpowerIGBTasreleasingcurrentcomponentiscarriedout．Thevalueofthepu

5、lsecurrentreaches2kA／40kHz，duty-cyclecanbeadjustedandthewaveformisstabilityandhighfidelity．Keywords：ECM；High—FrequencyPulseSupply；IGBT；SG3525A；quickshon—circuitprotectioncircuits0前言电压达24V及占空比0．1～0．9之间可调。电解加工是金属工件在电解液中发生阳极溶1电源整体结构解的一种加工工艺。由于其高效率、高表面质电源整体结构如图

6、1，主要由三相交流电输量、工具无损耗和加工范围广尤其适合于难切削人、三相整流滤波、全桥逆变器、高频变压、输金属材料及复杂形状加工等特点已经成为模具、出整流、PWM控制和快速短路保护系统组成。叶轮叶片、深小孑L型孔、枪炮管膛线和去毛刺等电源主体加工领域中的重要技术和手段。近年来，高频脉f一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一．1冲电解加工的研究表明，使用高频脉冲电源可有效提高电解加工精度和表面质量，且频率越高、占空比越小，其脉冲效应越强，即杂散腐蚀越弱、稳定加工的最小间隙越小，加工效

7、果越好口】。新型大功率半导体，如MOSFET(电力场效应管)和IGBT的发展有利于解决脉冲电解加工技术应用于生产加工中的关键问题——研制出大电⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一J流、高频率的脉冲电源。本文设计的脉冲电源采PWM控制及调节用逆变技术方案，其主要参数为：输出频率最高图1电源整体结构为40kHz、输出峰值电流可达2000A、输出平均国家自然科学基金项目(编号：51075111)收稿日期：2012—03—28一＼～0一-＼75＼_＼-一I、●-。-·。．_。_。-_。·。·_‘_。‘_‘-。-_。_。-·。·_。●

8、_．L．J‘‘·。．。-·‘．_‘·．‘。‘‘‘。-‘·。一(与开发图2为电源主体电路，其工作过程是：三相用水冷方式降温。输出整流模块采用大功率肖特380V交流电压经过电磁干扰(EMI)滤波和三相基二极管，从而输出脉冲大电流。EMI滤波可大整流得到直流高电压，通过全桥逆变电路将直流大减少交流电源输入的电磁干扰，同时防止电源高电压变换成高频交流高电压，再经过高频变压产生的谐波串扰到输入端。器隔离变换，