[发明专利]一种电火花线切割脉冲电源及其控制方法

权利要求书

1.一种电火花线切割脉冲电源，其特征在于，包括交流电源、PFC变换器、DC/DC变换器、主电路、检测电路、驱动电路、控制电路和上位机，其中交流电源输出交流电压，经过PFC变换器、DC/DC变换器后，输出可调直流电压给主电路供电；主电路采用三路交错并联Buck电路，向间隙提供单极性电压；检测电路采集PFC变换器、DC/DC变换器、主电路和间隙的电压与电流，输送给控制电路；控制电路输出控制信号，经驱动电路放大后，驱动PFC变换器、DC/DC变换器和主电路开关管的通断，以控制PFC变换器、DC/DC变换器、主电路和间隙的电压与电流；上位机与控制电路连接，通过实时通讯，将系统运行时的参数显示在人机交互界面，同时支持向控制电路传输控制指令，设定或调整系统运行参数；

所述主电路包括第一开关管Q₁、第二开关管Q₂、第三开关管Q₃、第四开关管Q_p、第五开关管Q_off、第一电感L₁、第二电感L₂、第三电感L₃、第一二极管D₁、第二二极管D₂、第三二极管D₃、第四二极管D_out和电容C_p，其中第一开关管Q₁、第二开关管Q₂、第三开关管Q₃、第一电感L₁、第二电感L₂、第三电感L₃、第一二极管D₁、第二二极管D₂和第三二极管D₃组成三路交错并联Buck电路，三路交错并联Buck电路的一端通过第四开关管Q_p连接主电路输入电源的正极和电容C_p，另一端通过第四二极管D_out连接间隙，所述间隙的另一端连接主电路输入电源的负极，在间隙的两端还并联消电离电路，所述电容C_p的另一端接地。

2.根据权利要求1所述的电火花线切割脉冲电源，其特征在于，所述第一电感L₁、第二电感L₂、第三电感L₃采用独立式电感、集成电感、耦合电感中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的电火花线切割脉冲电源，其特征在于，所述第一开关管Q₁、第二开关管Q₂、第三开关管Q₃、第四开关管Q_p、第五开关管Q_off选择金属氧化物半导体场效应晶体管，其材料为Si、SiC或GaN。

4.根据权利要求1所述的电火花线切割脉冲电源，其特征在于，所述控制电路采用DSP和FPGA共同构成的控制架构。

5.根据权利要求1所述的电火花线切割脉冲电源，其特征在于，所述驱动电路采用多路PWM型驱动。

6.根据权利要求1-5任一项所述电源的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、加工开始之前，根据加工场合和间隙负载特性，设置脉冲电源单次加工的时间t_s、施加脉冲的时间t_p、消电离时间t_off、电压采样倍数k_v、电流采样倍数k_i、单次放电能量w和参考信号v_ref；

步骤2、在施加脉冲阶段，采样间隙的电压信号v_d、电流信号i_d，分别进行AD转换得到间隙电压和间隙电流的数字信号；将间隙电压数字信号放大k_v倍，将间隙电流数字信号放大k_i倍，将放大后的电压和电流信号相加；对相加的结果进行闭环控制，使其与参考信号v_ref一致；

步骤3、电流放电完成后，进行消电离；

步骤4、重复步骤2-3，进行下一个加工周期。

7.根据权利要求6所述的线切割加工方法，其特征在于，在加工工程中，若发生间隙电流过流，则断开第四开关管Q_p结束加工。