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节约能源、有效利用能源是当前一个日益迫切的问题。本文在对传统脉冲电源和现有节能脉冲电源的工作原理、控制策略、工艺性能等进行分析研究的基础上,针对传统脉冲电源存在的电能利用率低的弊端,结合工程陶瓷磨削加工工艺特点,创新地提出了调压式节能脉冲电源方案。
调压式节能脉冲电源由PWM控制DC/DC变换器、加工脉冲变换器、加工脉冲时序控制器组成,具有自适应调节输出电压和等电流脉冲宽度特性,可实现空载电压、脉冲宽度、脉冲间隔大范围独立可调,可彻底取消耗能严重的限流电阻,电能利用率可提高2倍。
研究了调压式节能脉冲电源的工作原理、自适应调压原理及控制策略,对比分析了传统脉冲电源和调压式节能脉冲电源的电能利用率,并详细设计了加工脉冲时序控制器。
指出了调压式节能脉冲电源DC/DC变换器的设计原则,分析了半桥拓扑DC/DC变换器工作原理,详细设计了其主电路、PWM控制电路及驱动保护电路参数,并对DC/DC变换器进行了热设计。
针对传统脉冲电源普遍存在的功率因数低、谐波污染严重、电磁兼容性差等弊端,分析了脉冲电源绿色化设计的主要内容,并详细设计了平均电流模式控制BOOST-APFC有源功率因数校正器及EMI滤波器。
研制了调压式节能脉冲电源工程样机,并运用Pro/ENGINEER设计了脉冲电源控制柜数字化样机,完成了线缆的三维布线和线缆信息报表的创建,有利于优化样机结构和加速样机研制。
在课题组研制的辅助电极同步伺服电火花磨削加工机床上,应用调压式节能脉冲电源对Al2O3陶瓷进行了粗加工规准工艺实验。实验表明,本脉冲电源节能效果显著,并能获得高速、稳定的加工。