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：時間：2012-01-16 來源：網(wǎng)絡(luò)

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　2）、

，即前級工作頻率遠(yuǎn)低于后級工作頻率，對應(yīng)于后級小脈寬切割。這一情況恰好與情況1）相反，即前級變換器在一個周期內(nèi)，后級變換器已經(jīng)經(jīng)歷了

個周期，如圖3示，在0時刻，前級變換器輸出能量，電感儲能，假設(shè)負(fù)載也在此時同時放電切割，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

時刻開通M，前級輸出短路，零功率輸出，電感電流繼續(xù)上升儲能，到

時刻關(guān)斷M，負(fù)載又開始放電，重復(fù)上述過程，直到

時刻，變壓器無輸出，電感開始釋放能量向負(fù)載供電，在前級變換器開始下一周期之前，負(fù)載吸收的能量全部來自儲能電感。通過這個周期的分析我們可以看到，當(dāng)后級負(fù)載經(jīng)歷

個周期時，前級變換器僅為一個周期，在這個過程中，前級變換器對負(fù)載的突變是無法調(diào)整的，這種情況下，前級占空比的大小由負(fù)載的平均功率決定，不受負(fù)載突變的影響，換句話說，只要負(fù)載特性不變，則前級占空比恒定。為保證前級有足夠能量供給負(fù)載，所以必須在一個周期

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變換器的頻率相等。由于前后級工作時鐘的任意性，考慮到最惡劣情況，假設(shè)在前級續(xù)流時，后級M關(guān)斷，放電加工。波形如圖4所示。和以上分析方法相同，我們保證后級在一個周期內(nèi)所吸收的能量全部由電感儲能提供，如果電感儲能過少，將會導(dǎo)致前級輸出電流下降較大，使前級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適當(dāng)值，這樣以來，輸出電流波動大，對加工精度不利，因此我們要求儲能電感要滿足以下能量約束關(guān)系。

　　理論上，

的值取無窮大最好，在滿足上式的條件下，

減小，則L增大，即當(dāng)降低前級變換器的工作頻率時，就要求加大濾波電感的電感量，這會導(dǎo)致電源體積變大；相反，

越高，L可以越小，即可以通過提高電源工作頻率來減小儲能電感的電感量，達(dá)到減小電源體積的目的，但是實際應(yīng)用中，

不可能無限制增大，因為當(dāng)

很大時，電源寄生參數(shù)的影響明顯增大，開關(guān)損耗也加大。因此這就要求對L和

的選取折衷考慮，取一最優(yōu)值，并且當(dāng)

足夠大時，應(yīng)采用軟開關(guān)技術(shù)。這里我們不妨取

對應(yīng)于交錯并聯(lián)雙管正激變換器各路頻率為100K，此時可以計算濾波電感的感值為

，取

。

3　結(jié) 論

　　通過以上分析可知，在電流型電火花加工電源中，由于其負(fù)載是一個開關(guān)型負(fù)載，所以濾波電感和電源開關(guān)工作頻率的設(shè)計不同于以往阻性或感性負(fù)載的情況，其電感量和開關(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)到減小電源整機重量、體積的目的。同時，當(dāng)電源頻率較高時，從提高電源效率角度考慮，建議采用軟開關(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，《開關(guān)電源的原理與設(shè)計》，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現(xiàn)》，南京航空航天大學(xué)碩士研究生論文，2002

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