节能型电火花加工脉冲电源研究现状与其分析

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1、《电加工与模具}2010年第4期综述节能型电火花加工脉冲电源的研究现状及其分析李楚锋，郭钟宁，李远波(广东工业大学机电工程学院，广东广州510006)摘要：介绍了目前国内外节能型电火花加工脉冲电源的发展现状，将现有节能型电火花加工脉冲电源按其电路结构的不同而分类，指出各个电源的优点与不足，并提出一种新型的基于电感的节能型电火花加工脉冲电源的结构模型，最后展望了未来节能型电火花加工脉冲电源的发展前景。关键词：节能；单回路；复合回路；微细加工；电火花加工中图分类号：TG661文献标识码：A文章编号：1009—279X(2010)04

2、—0016—05TheDevelopmentandAnalysisofResearchingonEnergySavingEDMPulsedPowerLiChufeng，GuoZhongning，LiYuanbo(GuangdongUniversityofTechnology，Guangzhou510006，China)Abstract：ThispaperintroduceaboutthedevelopmentofresearchingonenergysavingEDMpulsedpower．Classifythembaseont

3、heircircuit，thenpointouttheircharacteristicanddisadvantage．Atlast，talkabouttheprospectofhowtheresearchingonenergysavingEMDpulsedpowershouldbeinthefuture．Keywords：energysaving；singleloop；compoundloop；micro—machining；EDM传统电火花加工脉冲电源大多采用电阻限流式如图1～图3所示。设计，使直流电源电压(80v)与火花间隙

4、维持电压图1和图2均为早期的节能型电火花加工脉冲(20～25v)之间的电压差全部施加在限流电阻上，电源¨。，都是单回路设计，与传统电阻限流的脉冲而限流电阻和加工间隙又通过相同的电流，致使电源的主要区别在于用限流电感代替了限流电阻，70％左右的电能消耗在限流电阻上，电能利用率仅能大幅度提高电源的能效。但由于其电路结构中电为30％左右。而电阻的发热使电源的散热设计更感是直接与加工间隙串联的，加工间隙的电流就是为严格，必将导致电源能效的进一步下降和电源体型／：、积的增大。为了解决这个问题，国内外众多专家学者一直都在研制一种加工效果好的

5、节能型电火花加整流逆变lDm工脉冲电源，取得了不少研究成果。滤波PWM1单回路节能型电火花加工脉冲电源图1单级逆变式节能型电火花加工脉冲电源目前，节能型电火花加工脉冲电源的设计主要Dl，J是以储能元件代替电阻限流而起到节能作用，其中又以电感限流为主。电感限流主要是利用流过电感隙的电流不能突变的特性，使间隙被击穿瞬间，流过间隙的电流不会瞬问变得很大。几种典型节能型电路收稿日期：2010—0306基金项目：广州市番禺区科技项目(2009一z一20—1)第一作者简介：李楚锋，男，1983年生，硕士研究生。图2单回路式高频开关节能型电火

6、花加工脉冲电源一16一综述《电加工与模具12010年第4期流过电感的电流。由电感电流不能突变的特性可实时检测，且电压控制切换到电流控制后需较长时知，间隙的加工电流必然会存在脉宽开始的爬坡和间才能达到稳定控制的效果，所以其动态响应差，导脉宽结束时的拖尾现象，都对电火花加工的效率和致该电源输出的脉冲频率很低，只能用于大脉宽的精度产生不利的影响。粗加工。图3所示为哈尔滨工业大学于2005年提出的(2)把开关管的位置移到电感与加工间隙之电感式节能型电火花加工脉冲电源H。该电源相对间，并为电感设计了一个续流回路。这样，在开关管于图1和图2

7、所示电源有以下两个特点：关断瞬间，间隙的电流也立刻下降为零，电感的电流(1)采用电压电流双闭环控制。在间隙被击穿通过续流回路的二极管D对电容C充电，并最后前为电压闭环控制，对间隙输出一个较高的击穿电消耗在电阻R上。因此，该电源解决了脉宽结束时压；当间隙被击穿后迅速切换到电流闭环控制，精确的电流拖尾现象，但脉宽开始时的电流爬坡现象依控制加工电流的大小。这样，理论上实现了一个回然存在，且还增加了耗能元件电阻R，降低了节能路高压击穿和低压大电流加工的结合，简化了电路效果结构。但由于间隙被击穿是一个极短的瞬间，难以生DoDl⋯)2●Z1

8、】一D3I问2图3电感式节能型电火花加工脉冲电源综上所述，电感作为限流元件的单回路节能脉工脉冲电源进行仿真，结果如图4所示。冲电源在理论上能提高电源的效率，但目前的研究由于正常加工时，间隙电压维持在25V左右，成果均存在较多的不足，主要有以下两点：(1)由于流过