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提高电解加工电源的品质一直是国内外近年来电解加工研究中的主要目标和影响 电解加工精度的关键问题。高频窄脉冲电流电解加工采用高频窄脉冲电流源代替传统的 直流电流源,变电解加工的连续电化学阳极溶解为高频间歇加工和断续溶解,较大程度 的提高了电解加工精度。此项技术已经在科研单位和工厂开始了工程化的试验应用。 在工程化过程中,发现了许多需要改进的地方。在高频窄脉冲电流电解加工电源控 制系统方面,存在的问题比较多,特别是控制的稳定性和柔性还有待完善。作为试验平 台的高频窄脉冲电流电解加工电源,在操作的方便性、保护点设置的柔性等功能也有待 改进来适应电解加工实际工艺和实际操作的特殊要求。根据王建业教授主持在研的广东 省和广州市重点技术开发项目研制高频窄脉冲电源工程化样机所需要解决的关键技术 难题,为了提高电源的品质,在原来的试验平台上,笔者对高频窄脉冲电流电解加工电 源的控制系统重新进行了设计和改进。 本文首先根据电解加工电源对控制系统的特殊要求,结合笔者在工厂实践中碰到的 实际问题,提出了改进原来试验平台控制系统的方案。然后,从理论上分析了控制系统 需要控制的几个重要参数和实现方案,特别在保护系统方面提出了新的实现方法,从而 能在保护系统的稳定性、柔性、抗干扰能力能有大的提高。
为了实现整套控制系统的试验方案,需要对控制系统核心芯片进行选择。通过对各 个模块的功能分析和最后的综合,最终选用MCU单片机与FPGA组合控制的系统方案。 MCU主要实现外围电路的控制;FPGA,因为它的可编程特性和逻辑控制的方便性,主要 用在保护系统方面和做其他一些功能。根据原理设计出控制系统方案后,然后就是用实 际电路和程序模块具体实现该方案。
在保护系统的设计方面,专门采用了高速光耦器件HCNR200和快速闭环电流霍尔传 感器CHB-500SG,它们的作用就是隔离主回路与控制系统电路部分的电气联系,这样可 以保证控制系统的可靠性和稳定性,提高了系统的抗干扰能力。在设计欠电压电路时, 因为设定的保护点是低电压值,专门设计了过零检测电路,这样只有在信号正脉冲部分, 欠电压保护功能才能工作。
最后,用该控制系统与主回路进行了试验联调。通过试验发现,控制系统的稳定性