陶瓷型氧化膜制备用正激式脉冲试验电源的制作方法

xiaoxiao2020-08-01  1

专利名称:陶瓷型氧化膜制备用正激式脉冲试验电源的制作方法
技术领域
本实用新型涉及一种陶瓷氧化膜层制备用电源装置,具体地说是一种双端正激式脉冲试验电源。
背景技术
目前,进行铝、镁、钛等轻金属及其合金的陶瓷型氧化膜处理的电源主要采用脉冲输出形式。使用脉冲直流电源可以控制加工工艺的间断,从而控制微等离子弧的持续时间,脉冲的形式也可以改变,使得处理过程中的氧化条件可控,因而可以改变膜层的组成和结构,从而获得粗糙度小、厚度均匀的陶瓷膜层。由于脉冲电流具有特殊的“针尖”作用,使局部阳极面积大幅度下降,表面微孔相互重叠在一起,可形成粗糙度小并且厚度均匀的膜层;并且脉冲电源制造简单,成本低廉,性能比直流电源所得膜层有较大改善,所以在目前的微弧氧化技术研究中脉冲电源获得了广泛的应用。
发明内容为了解决背景技术中所提到的技术问题,本实用新型提供一种陶瓷型氧化膜制备用正激式脉冲试验电源,该种正激式脉冲试验电源能够根据所加工产品的材料、加工数量及表面积等实际情况,通过控制电源输出脉冲的频率、波形以获得合适的脉冲能量密度,具有可有效节约电能、智能控制、电能成本低廉的特点。本实用新型的技术方案是:该种陶瓷型氧化膜制备用正激式脉冲试验电源,包括用作滤波的EMI电路、整流电路和控制驱动电路,其独特之处在于:所述陶瓷型氧化膜制备用正激式脉冲试验电源还包括一个双端反激式变换电路以及一个由霍尔传感器、电流采样电路和可编程序控制器构成的闭环控制单元。所述双端反激式变换电路由I号稳压电容、I号续流二极管、2号续流二极管、I号开关MOS管、2号开关MOS管、反激变压器、I号整流二极管、2号整流二极管以及储能电感连接后构成。其中,I号续流二极管和2号续流二极管反向并联,I号稳压电容的两端连接所述整流电路的输出端,由I号开关MOS管、2号开关MOS管和反激变压器的原边以及I号续流二极管和2号续流二极管构成反激输入单元,反激变压器的副边、I号整流二极管、2号整流二极管以及储能电感构成输出单元;所述I号开关MOS管和2号开关MOS管的控制信号输入端分别连接至所述控制驱动电路的MOS管触发控制信号输出端。霍尔传感器的电流采样端接入所述输出单元的电流回路中,霍尔传感器的电流采样信号输出端连接到所述电流采样电路的采样信号输入端;所述电流采样电路的数字信号输出端连接至所述可编程序控制器的电流信号输入端;可编程序控制器的2组控制信号输出端分别连接至所述控制驱动电路中的对应的主开关管控制信号比较输入端。本实用新型具有如下有益效果:本种电源内的高频变压器的原边绕组由两个开关管接向直流整流电压,开关管同时开通同时关断;两个二极管的电路接法可以把过剩的磁场能量反馈回直流回路,同时可以把开关管承受的峰值电压钳制在整流电压值,可以扩大功率开关管器件的选择范围。脉冲变换环节使用高频正激式隔离变压器,同时可以作为隔离变压器使用,其开关频率远大于电网的工作频率,可大幅减小电源整机的体积和重量;输出电感电流采用不连续方式控制,有利于调节单个脉冲的能量;以可编程控制器PLC为核心构建脉冲控制系统,采用闭环控制技术,通过调节脉冲频率、脉冲宽度和脉冲间隔时间等方式对输出脉冲的能量进行有效控制,保证合理控制加工各个阶段输出脉冲能量。本电源装置以上特点使其非常适合在试验条件下进行陶瓷氧化膜的制备,具有高效用电、智能控制、电能成本低廉和加工膜层性能好等优点。


:图1是本实用新型的电路结构示意图。
具体实施方式
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以下结合附图对本实用新型作进一步说明:由图1所示,该种陶瓷型氧化膜制备用正激式脉冲试验电源,包括用作滤波的EMI电路、整流电路和控制驱动电路,其独特之处在于:所述陶瓷型氧化膜制备用正激式脉冲试验电源还包括一个双端反激式变换电路以及一个由霍尔传感器LEM、电流采样电路和可编程序控制器PLC构成的闭环控制单元。所述双端反激式变换电路由I号稳压电容Cl、l号续流二极管、2号续流二极管、I号开关MOS管S1、2号开关MOS管S2、反激变压器T、1号整流二极管D 1、2号整流二极管D2以及储能电感L连接后构成。其中,I号续流二极管和2号续流二极管反向并联,I号稳压电容Cl的两端连接所述整流电路的输出端,由I号开关MOS管Sl、2号开关MOS管S2和反激变压器T的原边以及I号续流二极管和2号续流二极管构成反激输入单元,反激变压器T的副边、I号整流二极管D 1、2号整流二极管D 2以及储能电感L构成输出单元。所述I号开关MOS管SI和2号开关MOS管S2的控制信号输入端分别连接至所述控制驱动电路的MOS管触发控制信号输出端。霍尔传感器LEM的电流采样端接入所述输出单元的电流回路中,霍尔传感器LEM的电流采样信号输出端连接到所述电流采样电路的采样信号输入端;所述电流采样电路的数字信号输出端连接至所述可编程序控制器PLC的电流信号输入端;可编程序控制器PLC的2组控制信号输出端分别连接至所述控制驱动电路中的对应的主开关管控制信号比较输入端。使用时,工频交流电经EMI滤波电路和整流电路进行滤波整流后,在电容Cl上得到直流电压;由两个IGBT开关管和正激变压器T原边以及两个反向并联续流二极管构成正激输入电路,变压器T副边和整流二极管Dl、D2以及储能电感构成输出电路。在控制电路的作用下,功率开关管周期性的导通与断开。开关管导通时,输入直流电压全部加在变压器原边上,变压器原边电流线性增加。此时变压器同名端为正极性,副边电压为正,Dl承受正向电压开通,D2承受反向电压截止,输出电感L的电流和电源输出电流增加;当功率开关管断开时,变压器副边Dl承受反向电压截止,D2开通续流,输出电感L的电流和电源输出电流减小;同时原边续流二极管导通,将反激能量回馈到直流侧,起到磁通复位作用。输出电感电流以断续模式控制,通过输出电流采样电路测量电流,并与零值进行比较;当输出电流达到0时,才允许PLC控制主开关管开通,实现输出电流脉冲过零,满足陶瓷氧化膜消弧条件。
权利要求1.一种陶瓷型氧化膜制备用正激式脉冲试验电源,包括用作滤波的EMI电路、整流电路和控制驱动电路,其特征在于:所述陶瓷型氧化膜制备用正激式脉冲试验电源还包括一个双端反激式变换电路以及一个由霍尔传感器(LEM)、电流采样电路和可编程序控制器(PLC)构成的闭环控制单元; 所述双端反激式变换电路由I号稳压电容(Cl)、l号续流二极管、2号续流二极管、I号开关MOS管(SI)、2号开关MOS管(S2 )、反激变压器(T)、l号整流二极管(D I)、2号整流二极管(D 2)以及储能电感(L)连接后构成;其中,I号续流二极管和2号续流二极管反向并联,I号稳压电容(Cl)的两端连接所述整流电路的输出端,由I号开关MOS管(Sl)、2号开关MOS管(S2)和反激变压器(T)的原边以及I号续流二极管和2号续流二极管构成反激输入单元,反激变压器(T)的副边、I号整流二极管(D 1)、2号整流二极管(D 2)以及储能电感(L)构成输出单兀;所述I号开关MOS管(SI)和2号开关MOS管(S2)的控制信号输入端分别连接至所述控制驱动电路的MOS管触发控制信号输出端; 霍尔传感器(LEM)的电流采样端接入所述输出单元的电流回路中,霍尔传感器(LEM)的电流采样信号输出端连接到所述电流采样电路的采样信号输入端;所述电流采样电路的数字信号输出端连接至所述可编程序控制器(PLC)的电流信号输入端;可编程序控制器(PLC)的2组控制信号输出端分别连接至所述控制驱动电路中的对应的主开关管控制信号比较输入端。
专利摘要一种陶瓷型氧化膜制备用正激式脉冲试验电源,主要为了解决现有电源不适用于在实验条件下制备小块陶瓷膜样品的问题。其特征在于主电路采用双管正激式电路结合BUCK变换电路的结构,并采用电感电流断续模式控制;脉冲变换环节使用高频正激式隔离变压器,同时可以作为隔离变压器使用,其开关频率远大于电网的工作频率,以可编程控制器PLC为核心构建脉冲闭环控制系统,通过在输出端设置霍尔元件将输出信号反馈回控制电路,从而控制输出脉冲的产生。本种试验电源可通过控制电源输出脉冲的频率、波形以获得合适的脉冲能量密度,适合在试验条件下进行陶瓷氧化膜的制备。
文档编号H02M9/06GK203039612SQ201320024169
公开日2013年7月3日 申请日期2013年1月17日 优先权日2013年1月17日
发明者赵玉峰, 王力霞, 王金玉, 高金兰, 陶国彬, 刘斌 申请人:东北石油大学

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