[发明专利]一种节能型电火花加工脉冲电源

说明书

技术领域

本发明涉及电源，尤其涉及一种节能型电火花加工脉冲电源。

背景技术

传统脉冲电源一般利用电阻限流，这类电源简单耐用，但由于电阻的功耗为P_loss＝I²R，电能损耗随电流的平方增大因此在输出大电流时电阻电能损耗难以承受，且当极间短路时，加工脉冲电流幅值将显著提高，恶化加工状态而且容易造成拉弧现象以至于烧伤工件，因此大功率脉冲电源一般不采用电阻限流，在大功率电火花加工领域中节能型脉冲电源得到了广泛的应用。

近几十年来，伴随着电力电子技术的进步与日趋成熟，国内外的企业及科研机构研发了一系列节能型脉冲电源，其中最近研发的节能型脉冲电源有2010年瑞士苏黎世联邦理工学院设计的半桥脉冲电源及西班牙塔布里亚大学2013年设计的LCC同步整流节能型脉冲电源，其电路结构框图分别如图1及图2所示。

图1为瑞士苏黎联邦理工学院2010年研发的半桥脉冲电源，其为电压型脉冲电源，包括全桥整流电路101、EDM电路102和击穿电路103，电源利用电感L完全代替了电阻限流，在极间开路或者短路时电感电流可以通过二极管D₅与二极管D₆回馈到电源端降低了损耗，但是由于MOSFET采用硬开通方式，在开关频率较高及电流较大时电能损耗较大。

图2为西班牙坎塔布里亚大学2013年研发的LCC串并联谐振同步整流节能型脉冲电源，其为电流型脉冲电源，包括全桥整流电路201、全桥开关电路202、LCC谐振网络203、同步整流电路204，利用LCC谐振为电流源，通过控制开关频率点在输出端产生高电压将工件击穿之后脉冲电流通过工件，其没有续流回路，在极间开路时变压器二次侧的能量完全由发热消耗，因此脉冲频率不能很高，导致该电源不能应用于精加工；由于需要输出大于80V的击穿电压，限于目前MOSFET的发展水平其采用同步整流技术的效果不是很不明显，因此电源能效水平不高；并且输出电流不能连续可调且波动较大。通过以上分析，目前节能型脉冲电源主要存在三方面缺陷：(1)放电脉冲频率大多在10KHz以下不能应用于精加工；(2)电流控制精度较差，输出电流波动较大；(3)能效水平大多在80％以下，需要进一步提高。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种能效较高、可适用于精粗加工、并且输出电流连续可调且波动较小的节能型电火花加工脉冲电源。

本发明提供了一种节能型电火花加工脉冲电源，包括全桥整流电路、半桥开关电路、LCL-T型谐振网络电路、同步整流电路和软开关脉冲放电电路，其中，所述全桥整流电路与所述半桥开关电路连接，所述半桥开关电路与所述LCL-T型谐振网络电路连接，所述LCL-T型谐振网络电路与所述同步整流电路连接，所述同步整流电路与所述软开关脉冲放电电路连接。

作为本发明的进一步改进，所述软开关脉冲放电电路采用非对称占空比方法调节脉冲频率、占空比及输出电路。

作为本发明的进一步改进，所述软开关脉冲放电电路包括续流MOSFET管Q₅、辅助MOSFET管Q₆和脉冲放电MOSFET管Q₇，所述续流MOSFET管Q₅、辅助MOSFET管Q₆并联，所述脉冲放电MOSFET管Q₇分别与所述续流MOSFET管Q₅、辅助MOSFET管Q₆串联。

作为本发明的进一步改进，所述脉冲放电MOSFET管Q₇并联有电容C₅。

作为本发明的进一步改进，所述软开关脉冲放电电路还包括电容C₄，所述续流MOSFET管Q₅、电容C₄、辅助MOSFET管Q₆并联。

作为本发明的进一步改进，所述脉冲放电MOSFET管Q₇的源极、辅助MOSFET管Q₆的漏极之间串联有电感L₂，所述电感L₂与所述续流MOSFET管Q₅并联