專利名稱：陶瓷型氧化膜制備用正激式脈沖試驗(yàn)電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種陶瓷氧化膜層制備用電源裝置，具體地說(shuō)是一種雙端正激式脈沖試驗(yàn)電源。
背景技術(shù)：
目前，進(jìn)行鋁、鎂、鈦等輕金屬及其合金的陶瓷型氧化膜處理的電源主要采用脈沖輸出形式。使用脈沖直流電源可以控制加工工藝的間斷，從而控制微等離子弧的持續(xù)時(shí)間，脈沖的形式也可以改變，使得處理過(guò)程中的氧化條件可控，因而可以改變膜層的組成和結(jié)構(gòu)，從而獲得粗糙度小、厚度均勻的陶瓷膜層。由于脈沖電流具有特殊的“針尖”作用，使局部陽(yáng)極面積大幅度下降，表面微孔相互重疊在一起，可形成粗糙度小并且厚度均勻的膜層；并且脈沖電源制造簡(jiǎn)單，成本低廉，性能比直流電源所得膜層有較大改善，所以在目前的微弧氧化技術(shù)研究中脈沖電源獲得了廣泛的應(yīng)用。
發(fā)明內(nèi)容為了解決背景技術(shù)中所提到的技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種陶瓷型氧化膜制備用正激式脈沖試驗(yàn)電源,該種正激式脈沖試驗(yàn)電源能夠根據(jù)所加工產(chǎn)品的材料、加工數(shù)量及表面積等實(shí)際情況，通過(guò)控制電源輸出脈沖的頻率、波形以獲得合適的脈沖能量密度，具有可有效節(jié)約電能、智能控制、電能成本低廉的特點(diǎn)。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:該種陶瓷型氧化膜制備用正激式脈沖試驗(yàn)電源，包括用作濾波的EMI電路、整流電路和控制驅(qū)動(dòng)電路，其獨(dú)特之處在于:所述陶瓷型氧化膜制備用正激式脈沖試驗(yàn)電源還包括一個(gè)雙端反激式變換電路以及一個(gè)由霍爾傳感器、電流采樣電路和可編程序控制器構(gòu)成的閉環(huán)控制單元。所述雙端反激式變換電路由I號(hào)穩(wěn)壓電容、I號(hào)續(xù)流二極管、2號(hào)續(xù)流二極管、I號(hào)開(kāi)關(guān)MOS管、2號(hào)開(kāi)關(guān)MOS管、反激變壓器、I號(hào)整流二極管、2號(hào)整流二極管以及儲(chǔ)能電感連接后構(gòu)成。其中，I號(hào)續(xù)流二極管和2號(hào)續(xù)流二極管反向并聯(lián)，I號(hào)穩(wěn)壓電容的兩端連接所述整流電路的輸出端，由I號(hào)開(kāi)關(guān)MOS管、2號(hào)開(kāi)關(guān)MOS管和反激變壓器的原邊以及I號(hào)續(xù)流二極管和2號(hào)續(xù)流二極管構(gòu)成反激輸入單元，反激變壓器的副邊、I號(hào)整流二極管、2號(hào)整流二極管以及儲(chǔ)能電感構(gòu)成輸出單元；所述I號(hào)開(kāi)關(guān)MOS管和2號(hào)開(kāi)關(guān)MOS管的控制信號(hào)輸入端分別連接至所述控制驅(qū)動(dòng)電路的MOS管觸發(fā)控制信號(hào)輸出端?；魻杺鞲衅鞯碾娏鞑蓸佣私尤胨鲚敵鰡卧碾娏骰芈分?，霍爾傳感器的電流采樣信號(hào)輸出端連接到所述電流采樣電路的采樣信號(hào)輸入端；所述電流采樣電路的數(shù)字信號(hào)輸出端連接至所述可編程序控制器的電流信號(hào)輸入端；可編程序控制器的2組控制信號(hào)輸出端分別連接至所述控制驅(qū)動(dòng)電路中的對(duì)應(yīng)的主開(kāi)關(guān)管控制信號(hào)比較輸入端。本實(shí)用新型具有如下有益效果:本種電源內(nèi)的高頻變壓器的原邊繞組由兩個(gè)開(kāi)關(guān)管接向直流整流電壓，開(kāi)關(guān)管同時(shí)開(kāi)通同時(shí)關(guān)斷；兩個(gè)二極管的電路接法可以把過(guò)剩的磁場(chǎng)能量反饋回直流回路，同時(shí)可以把開(kāi)關(guān)管承受的峰值電壓鉗制在整流電壓值，可以擴(kuò)大功率開(kāi)關(guān)管器件的選擇范圍。脈沖變換環(huán)節(jié)使用高頻正激式隔離變壓器，同時(shí)可以作為隔離變壓器使用，其開(kāi)關(guān)頻率遠(yuǎn)大于電網(wǎng)的工作頻率，可大幅減小電源整機(jī)的體積和重量；輸出電感電流采用不連續(xù)方式控制，有利于調(diào)節(jié)單個(gè)脈沖的能量；以可編程控制器PLC為核心構(gòu)建脈沖控制系統(tǒng)，采用閉環(huán)控制技術(shù)，通過(guò)調(diào)節(jié)脈沖頻率、脈沖寬度和脈沖間隔時(shí)間等方式對(duì)輸出脈沖的能量進(jìn)行有效控制，保證合理控制加工各個(gè)階段輸出脈沖能量。本電源裝置以上特點(diǎn)使其非常適合在試驗(yàn)條件下進(jìn)行陶瓷氧化膜的制備，具有高效用電、智能控制、電能成本低廉和加工膜層性能好等優(yōu)點(diǎn)。


:圖1是本實(shí)用新型的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
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以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明:由圖1所示，該種陶瓷型氧化膜制備用正激式脈沖試驗(yàn)電源，包括用作濾波的EMI電路、整流電路和控制驅(qū)動(dòng)電路，其獨(dú)特之處在于:所述陶瓷型氧化膜制備用正激式脈沖試驗(yàn)電源還包括一個(gè)雙端反激式變換電路以及一個(gè)由霍爾傳感器LEM、電流采樣電路和可編程序控制器PLC構(gòu)成的閉環(huán)控制單元。所述雙端反激式變換電路由I號(hào)穩(wěn)壓電容Cl、l號(hào)續(xù)流二極管、2號(hào)續(xù)流二極管、I號(hào)開(kāi)關(guān)MOS管S1、2號(hào)開(kāi)關(guān)MOS管S2、反激變壓器T、1號(hào)整流二極管D 1、2號(hào)整流二極管D2以及儲(chǔ)能電感L連接后構(gòu)成。其中，I號(hào)續(xù)流二極管和2號(hào)續(xù)流二極管反向并聯(lián)，I號(hào)穩(wěn)壓電容Cl的兩端連接所述整流電路的輸出端，由I號(hào)開(kāi)關(guān)MOS管Sl、2號(hào)開(kāi)關(guān)MOS管S2和反激變壓器T的原邊以及I號(hào)續(xù)流二極管和2號(hào)續(xù)流二極管構(gòu)成反激輸入單元，反激變壓器T的副邊、I號(hào)整流二極管D 1、2號(hào)整流二極管D 2以及儲(chǔ)能電感L構(gòu)成輸出單元。所述I號(hào)開(kāi)關(guān)MOS管SI和2號(hào)開(kāi)關(guān)MOS管S2的控制信號(hào)輸入端分別連接至所述控制驅(qū)動(dòng)電路的MOS管觸發(fā)控制信號(hào)輸出端?；魻杺鞲衅鱈EM的電流采樣端接入所述輸出單元的電流回路中，霍爾傳感器LEM的電流采樣信號(hào)輸出端連接到所述電流采樣電路的采樣信號(hào)輸入端；所述電流采樣電路的數(shù)字信號(hào)輸出端連接至所述可編程序控制器PLC的電流信號(hào)輸入端；可編程序控制器PLC的2組控制信號(hào)輸出端分別連接至所述控制驅(qū)動(dòng)電路中的對(duì)應(yīng)的主開(kāi)關(guān)管控制信號(hào)比較輸入端。使用時(shí)，工頻交流電經(jīng)EMI濾波電路和整流電路進(jìn)行濾波整流后，在電容Cl上得到直流電壓；由兩個(gè)IGBT開(kāi)關(guān)管和正激變壓器T原邊以及兩個(gè)反向并聯(lián)續(xù)流二極管構(gòu)成正激輸入電路，變壓器T副邊和整流二極管Dl、D2以及儲(chǔ)能電感構(gòu)成輸出電路。在控制電路的作用下，功率開(kāi)關(guān)管周期性的導(dǎo)通與斷開(kāi)。開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，輸入直流電壓全部加在變壓器原邊上，變壓器原邊電流線性增加。此時(shí)變壓器同名端為正極性，副邊電壓為正，Dl承受正向電壓開(kāi)通，D2承受反向電壓截止，輸出電感L的電流和電源輸出電流增加；當(dāng)功率開(kāi)關(guān)管斷開(kāi)時(shí)，變壓器副邊Dl承受反向電壓截止，D2開(kāi)通續(xù)流，輸出電感L的電流和電源輸出電流減??；同時(shí)原邊續(xù)流二極管導(dǎo)通，將反激能量回饋到直流側(cè)，起到磁通復(fù)位作用。輸出電感電流以斷續(xù)模式控制，通過(guò)輸出電流采樣電路測(cè)量電流，并與零值進(jìn)行比較；當(dāng)輸出電流達(dá)到0時(shí)，才允許PLC控制主開(kāi)關(guān)管開(kāi)通，實(shí)現(xiàn)輸出電流脈沖過(guò)零，滿足陶瓷氧化膜消弧條件。
權(quán)利要求1.一種陶瓷型氧化膜制備用正激式脈沖試驗(yàn)電源，包括用作濾波的EMI電路、整流電路和控制驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于:所述陶瓷型氧化膜制備用正激式脈沖試驗(yàn)電源還包括一個(gè)雙端反激式變換電路以及一個(gè)由霍爾傳感器(LEM)、電流采樣電路和可編程序控制器(PLC)構(gòu)成的閉環(huán)控制單元； 所述雙端反激式變換電路由I號(hào)穩(wěn)壓電容(Cl)、l號(hào)續(xù)流二極管、2號(hào)續(xù)流二極管、I號(hào)開(kāi)關(guān)MOS管(SI)、2號(hào)開(kāi)關(guān)MOS管(S2 )、反激變壓器(T)、l號(hào)整流二極管(D I)、2號(hào)整流二極管(D 2)以及儲(chǔ)能電感(L)連接后構(gòu)成；其中，I號(hào)續(xù)流二極管和2號(hào)續(xù)流二極管反向并聯(lián)，I號(hào)穩(wěn)壓電容(Cl)的兩端連接所述整流電路的輸出端，由I號(hào)開(kāi)關(guān)MOS管(Sl)、2號(hào)開(kāi)關(guān)MOS管(S2)和反激變壓器(T)的原邊以及I號(hào)續(xù)流二極管和2號(hào)續(xù)流二極管構(gòu)成反激輸入單元，反激變壓器(T)的副邊、I號(hào)整流二極管(D 1)、2號(hào)整流二極管(D 2)以及儲(chǔ)能電感(L)構(gòu)成輸出單兀；所述I號(hào)開(kāi)關(guān)MOS管(SI)和2號(hào)開(kāi)關(guān)MOS管(S2)的控制信號(hào)輸入端分別連接至所述控制驅(qū)動(dòng)電路的MOS管觸發(fā)控制信號(hào)輸出端； 霍爾傳感器(LEM)的電流采樣端接入所述輸出單元的電流回路中，霍爾傳感器(LEM)的電流采樣信號(hào)輸出端連接到所述電流采樣電路的采樣信號(hào)輸入端；所述電流采樣電路的數(shù)字信號(hào)輸出端連接至所述可編程序控制器(PLC)的電流信號(hào)輸入端；可編程序控制器(PLC)的2組控制信號(hào)輸出端分別連接至所述控制驅(qū)動(dòng)電路中的對(duì)應(yīng)的主開(kāi)關(guān)管控制信號(hào)比較輸入端。
專利摘要一種陶瓷型氧化膜制備用正激式脈沖試驗(yàn)電源，主要為了解決現(xiàn)有電源不適用于在實(shí)驗(yàn)條件下制備小塊陶瓷膜樣品的問(wèn)題。其特征在于主電路采用雙管正激式電路結(jié)合BUCK變換電路的結(jié)構(gòu)，并采用電感電流斷續(xù)模式控制；脈沖變換環(huán)節(jié)使用高頻正激式隔離變壓器，同時(shí)可以作為隔離變壓器使用，其開(kāi)關(guān)頻率遠(yuǎn)大于電網(wǎng)的工作頻率，以可編程控制器PLC為核心構(gòu)建脈沖閉環(huán)控制系統(tǒng)，通過(guò)在輸出端設(shè)置霍爾元件將輸出信號(hào)反饋回控制電路，從而控制輸出脈沖的產(chǎn)生。本種試驗(yàn)電源可通過(guò)控制電源輸出脈沖的頻率、波形以獲得合適的脈沖能量密度，適合在試驗(yàn)條件下進(jìn)行陶瓷氧化膜的制備。
文檔編號(hào)H02M9/06GK203039612SQ201320024169
公開(kāi)日2013年7月3日 申請(qǐng)日期2013年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月17日
發(fā)明者趙玉峰, 王力霞, 王金玉, 高金蘭, 陶國(guó)彬, 劉斌 申請(qǐng)人:東北石油大學(xué)