电流型电火花加工电源工作频率和滤波电感确定方法

　2）、

，即前级工作频率远低于后级工作频率，对应于后级小脉宽切割。这一情况恰好与情况1）相反，即前级变换器在一个周期内，后级变换器已经经历了

个周期，如图3示，在0时刻，前级变换器输出能量，电感储能，假设负载也在此时同时放电切割，由于变压器输出能量大于负载吸收能量，故电感电流上升，在

时刻开通M，前级输出短路，零功率输出，电感电流继续上升储能，到

时刻关断M，负载又开始放电，重复上述过程，直到

时刻，变压器无输出，电感开始释放能量向负载供电，在前级变换器开始下一周期之前，负载吸收的能量全部来自储能电感。通过这个周期的分析我们可以看到，当后级负载经历

个周期时，前级变换器仅为一个周期，在这个过程中，前级变换器对负载的突变是无法调整的，这种情况下，前级占空比的大小由负载的平均功率决定，不受负载突变的影响，换句话说，只要负载特性不变，则前级占空比恒定。为保证前级有足够能量供给负载，所以必须在一个周期

内，有下式成立：

　　否则，若不满足上式，则输出电流

的波动将变大，影响加工效率和精度。从上式中可以看出，

的取值与

也有关系。

　　3）、

，适当的消电离宽度和脉宽组合能够使得前后级变换器的频率相等。由于前后级工作时钟的任意性，考虑到最恶劣情况，假设在前级续流时，后级M关断，放电加工。波形如图4所示。和以上分析方法相同，我们保证后级在一个周期内所吸收的能量全部由电感储能提供，如果电感储能过少，将会导致前级输出电流下降较大，使前级在下一工作周期中调节占空比，直至占空比增加到一个适当值，这样以来，输出电流波动大，对加工精度不利，因此我们要求储能电感要满足以下能量约束关系。

　　理论上，

的值取无穷大最好，在满足上式的条件下，

减小，则L增大，即当降低前级变换器的工作频率时，就要求加大滤波电感的电感量，这会导致电源体积变大；相反，

越高，L可以越小，即可以通过提高电源工作频率来减小储能电感的电感量，达到减小电源体积的目的，但是实际应用中，

不可能无限制增大，因为当

很大时，电源寄生参数的影响明显增大，开关损耗也加大。因此这就要求对L和

的选取折衷考虑，取一最优值，并且当

足够大时，应采用软开关技术。这里我们不妨取

对应于交错并联双管正激变换器各路频率为100K，此时可以计算滤波电感的感值为

，取

。


3　结 论

　　通过以上分析可知，在电流型电火花加工电源中，由于其负载是一个开关型负载，所以滤波电感和电源开关工作频率的设计不同于以往阻性或感性负载的情况，其电感量和开关频率的乘积必须满足一定的约束条件。在满足条件的情况下，适当提高电源工作频率，可以减小滤波电感，从而达到减小电源整机重量、体积的目的。同时，当电源频率较高时，从提高电源效率角度考虑，建议采用软开关技术。


参考文献：

1、丁道宏，《电力电子技术》，北京：航空工业出版社，1995

2、张占松　蔡宣三，《开关电源的原理与设计》，电子工业出版社，1999

3、吴文江，《电流型电火花加工电源研究与工程实现》，南京航空航天大学硕士研究生论文，2002