逆变式高频窄脉冲电解电源的研制

论文摘要

电解加工(ECM)已成为国内外航空工业、军工生产中不可缺少的关键工艺。它在矿山机械、模具制造等民品加工中也有广泛的应用。但电解加工精度低，难以满足现代工业对其精度越来越高的要求。近年来高频脉冲电解加工的研究实践表明，高频脉冲电解加工能有效地提高加工精度和表面质量，而且频率越高，脉宽越窄，其加工效果就越好。高频脉冲电解电源的研究是推动电解加工技术向前发展的关键之一。本论文针对相关内容，结合电解加工工艺的需要，吸收借鉴国内多家电源生产研制单位的经验，综合考虑了电源的效率、输出参数以及电源体积、成本等各方面的问题，成功研制一台高频脉冲电源样机，本电源选用了全桥逆变输出方案。全桥逆变方案不仅可以解决斩波方式中电流容量不足问题，而且可以获得更高的输出频率。电源直流部分采用晶闸管整流调压方案省略了铜、铁损耗大的工频变压器，提高了电源的效率并减小了电源的体积和重量。通过设计合适的反馈电路，在整流电路移相调压的基础上实现电压的自动微调节，保证了输出电压的稳定。晶闸管整流调压方案电路简单，工作稳定。电源的逆变部分，自行设计制作了高(?)变压器，选择功率MOSFET管作为主功率开关器件，通过设计合适的缓冲吸收电路，较好的解决了逆变过程中波形畸变、自激振荡以及电压过冲等问题。并针对电解加工的特点设计了快速保护电路。经试验证明电源逆变器工作稳定，输出波形良好，发热量小，获得较高的输出频率和一定的输出电流容量。应用电源样机进行了电解机械复合抛光的工艺试验，试验结果验证了高频脉冲电源有利于提高加工的表面质量，脉冲频率的提高，脉宽的缩小有利于提高加工精度，同时验证本电源方案的可行性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• Contents
• 第一章 绪论
• 1.1 电解加工技术的发展
• 1.2 电解加工理论及原理
• 1.2.1 电化学理论
• 1.2.2 电解加工原理
• 1.2.3 高频脉冲电解加工
• 1.3 电解电源
• 1.4 课题研究概况
• 1.4.1 课题来源
• 1.4.2 课题研究内容及意义
• 第二章 电源整体设计
• 2.1 脉冲电解电源的基本要求
• 2.2 总体设计
• 2.2.1 方案论证与选择
• 2.2.2 逆变技术
• 2.2.3 方波逆变
• 2.2.4 电源调制方式的选择
• 2.3 电源系统原理
• 2.4 本章小结
• 第三章 稳压直流电源的设计
• 3.1 晶闸管的结构和工作原理
• 3.2 晶闸管整流电路
• 3.2.1 工作原理
• 3.2.2 整流电路的选择
• 3.2.3 晶闸管的选择
• 3.3 晶闸管触发电路
• 3.3.1 对触发电路的要求
• 3.3.2 触发脉冲的移相
• 3.3.3 触发电路的同步环节
• 3.3.4 稳压反馈环节
• 3.3.5 反馈电路
• 3.3.6 触发脉冲的功率放大环节
• 3.3.7 脉冲变压器
• 3.4 本章小结
• 第四章 逆变器
• 4.1 逆变器主电路的选择与工作原理
• 4.2 高频变压器的设计制作
• 4.2.1 逆变器设计要求
• 4.2.2 设计问题的分析
• 4.2.3 高频变压器的设计计算
• 4.3 功率开关管的选择
• 4.4 驱动电路
• 4.4.1.MOSFET的特性
• 4.4.2 驱动电路的隔离
• 4.4.3 驱动电路设计
• 4.5 斩波吸收电路
• 4.5.1.缓冲吸收电路的选择
• 4.5.2.缓冲电路器件的选择
• 4.6 保护电路
• 4.6.1.短路保护
• 4.6.2 过压保护
• 4.7 整流电路
• 4.8 本章小结
• 第五章 工艺试验
• 5.1 柱面抛光正交实验
• 5.1.1 实验装置
• 5.1.2 试验参数的选择
• 5.1.3 抛光正交试验及分析
• 5.2 小孔抛光
• 5.2.1 试验装置
• 5.2.2 实验条件和参数
• 5.2.3 实验结果及分析
• 5.3 本章小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 攻读学位期间发表论文
• 致谢