低速走丝电火花线切割脉冲电源的研究

论文摘要

低速走丝电火花线切割脉冲电源是低速机床的重要组成部分,对机床的工艺指标有着直接的影响。论文在对现有的大量文献所记载的脉冲电源进行充分研究基础上针对低速机床的特点,设计了一个基于DSP控制的数字脉冲电源。论文首先介绍了当前国内外线切割加工(WEDM)的发展状况和趋势并了解了传统线切割加工脉冲电源的特点。然后对电火花加工的机理进行了阐述,使大家对其有一个初步的认识,对脉冲电源放电时能量进行了分析,并对影响加工工艺的电路参数进行了叙述。其次,提出了基于TMS320F2812为控制器的数字脉冲电源的硬件设计及软件实现方法,给出了硬件结构图和软件流程图。利用高速数字处理芯片强大的数据处理能力和丰富的片内外资源及高速的实时控制能力,实现了数据采样、PWM产生和控制调整、通讯等功能。该芯片的引入,大大减化了硬件结构,便于对电路进行分析研究。最后,根据实际情况设计了两个PI控制器,以实现对主电路电感电流的稳定控制和脉冲放电能量的控制,在论文中对其他控制方法叙述不多,需要对其进行深入研究,对控制策略和控制参数的调整还在实验阶段。通过仿真研究,更好的确定了主电路设计方案及主电路中重要元器件参数,分析了该电源控制方案。仿真及实验结果表明所设计硬件电路和软件功能的合理性。。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 课题的来源
• 1.3 研究脉冲电源的目标和意义
• 1.4 脉冲电源的现状与发展趋势
• 1.5 本课题的主要内容和篇章结构安排
• 第2章 电火花加工的机理研究与控制策略
• 2.1 电火花线切割加工的原理、特点及应用
• 2.1.1 电火花线切割加工的工作原理
• 2.1.2 电火花线切割加工的应用及工艺特点
• 2.2 极间放电电压特性
• 2.2.1 伏安特性与放电形式
• 2.2.2 正常及非正常放电的电压特性
• 2.3 电火花线切割脉冲能量的分析
• 2.3.1 单脉冲的能量分析
• 2.3.2 杂散电容充放电及其能量分析
• 2.4 电火花线切割加工参数的选择
• 2.4.1 选择依据
• 2.4.2 多次切割
• 2.5 影响电火花线切割工艺指标的电参数
• 2.5.1 脉冲宽度、间隔和空载百分比
• 2.5.2 峰值电流
• 2.5.3 开路（空载）电压和伺服参考电压
• 2.6 电火花加工的控制策略
• 2.6.1 数字PID理论
• 2.6.2 PI控制算法
• 2.7 本章小结
• 第3章 脉冲电源的硬件设计
• 3.1 数字化脉冲电源的总体方案设计
• 3.2 主电路
• 3.2.1 主电路的研究
• 3.2.2 主电路的设计
• 3.2.3 主要元器件的选取
• 3.3 控制电路
• 3.3.1 主控芯片
• 3.3.2 检测单元
• 3.3.3 执行单元
• 3.3.4 供电电源
• 3.3.5 SCI通讯接口电路
• 3.4 硬件抗干扰设计
• 3.5 本章小结
• 第4章 脉冲电源的软件设计
• 4.1 概述
• 4.2 主程序
• 4.3 A/D程序
• 4.4 电源控制程序
• 4.4.1 击穿与放电切换控制
• 4.4.2 PWM的产生
• 4.4.3 PWM的调节
• 4.5 SCI程序
• 4.5.1 串口异步通讯方式
• 4.5.2 本设计所采用的串口通讯方案
• 4.6 软件可靠性
• 4.7 本章小结
• 第5章 仿真与实验
• 5.1 仿真分析
• 5.1.1 仿真软件概述
• 5.1.2 主电路Orcad/Pspice建模
• 5.1.3 主电路仿真分析
• 5.2 实验分析
• 5.3 本章小结
• 第6章 总结和展望
• 6.1 论文工作总结
• 6.2 对课题的展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录A 电路原理图与PCB图
• 附录B 程序
• 攻读学位期间的研究成果