[发明专利]一种电火花线切割脉冲电源的电子负载及工作过程

权利要求书

1.一种电火花线切割脉冲电源的电子负载，其特征在于，包括二极管双向阵列、检测电路、控制电路、保护电路、人机交互模块和驱动电路，其中二极管双向阵列包括第一二极管串联支路、第二二极管串联支路、第三二极管串联支路和第四二极管串联支路，所述第一二极管串联支路和第二二极管串联支路反向并联形成第一并联支路，所述第三二极管串联支路和第四二极管串联支路反向并联形成第二并联支路，所述第一并联支路的一个连接点通过两个串联的MOSFET开关管Q₁和Q₂或一个IGBT开关管连接第二并联支路的一个连接点，所述第一并联支路的另一个连接点和第二并联支路的另一个连接点构成电子负载的A、B端，分别连接电火花线切割脉冲电源的正负边；所述人机交互模块设置电子负载的运行参数，传输给控制电路；所述控制电路产生多路PWM信号，经过驱动电路滤波、放大后驱动二极管双向阵列中开关管通断，模拟对间隙的加工；所述检测电路采集二极管双向阵列流过的电流反馈给控制电路和保护电路；所述保护电路根据保护阈值进行限流保护。

2.根据权利要求1所述的电火花线切割脉冲电源电子负载，其特征在于，所述第一二极管串联支路、第二二极管串联支路、第三二极管串联支路和第四二极管串联支路的二极管个数相同，二极管数量与击穿维持电压有关。

3.根据权利要求1所述的电火花线切割脉冲电源电子负载，其特征在于，所述MOSFET开关管材料为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电子负载，其特征在于，所述检测电路采用电流霍尔传感器。

5.根据权利要求1所述的电火花线切割脉冲电源电子负载，其特征在于，所述控制电路采用数字IC芯片。

6.根据权利要求1所述的电火花线切割脉冲电源电子负载，其特征在于，所述驱动电路采用IC驱动芯片。

7.根据权利要求1-6任一项所述电子负载的工作过程，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，通过人机交互模块设置电子负载的运行参数，控制二极管双向阵列切入相应的二极管个数，使得每路串联起来的二极管导通压降之和为要模拟的间隙负载的击穿维持电压；

步骤2、在正向引弧阶段，电子负载中的MOSFET开关管Q₁和Q₂都截止，此时二极管双向阵列关断，电子负载的阻值为无穷大，间隙负载两端电压不能击穿电子负载；

步骤3、间隙被正向击穿，进入间隙正向放电阶段，此时电子负载中的MOSFET开关管Q₁开通，MOSFET开关管Q₂截止，电流从电子负载的正极A端开始，经第二二极管串联支路到MOSFET开关管Q₁，再通过MOSFET开关管Q₂的漏源极间的并联二极管和第三二极管串联支路到达电子负载的负极B端，此时电子负载的阻值为流过二极管和MOSFET开关管的导通电阻，二极管的导通压降之和为间隙正向击穿后的击穿维持电压；

步骤4、在反向引弧阶段，电子负载中的MOSFET开关管Q₁和Q₂都截止，二极管双向阵列关断，电子负载的阻值理想情况下为无穷大，间隙负载两端电压不能击穿电子负载；

步骤5、间隙被反向击穿，进入间隙反向放电阶段，此时电子负载中的MOSFET开关管Q₁截止，MOSFET开关管Q₂导通，电流从电子负载的负极B端开始，经第四二极管串联支路到MOSFET开关管Q₂，再通过MOSFET开关管Q₁的漏源极间的并联二极管和第一二极管串联支路到达电子负载的正极A端，此时电子负载为流过二极管和MOSFET开关管的导通电阻，二极管的导通压降之和为间隙反向击穿后的击穿维持电压；

步骤6、重复步骤2-5，进行下一个加工周期。

8.根据权利要求7所述的电子负载的工作过程，其特征在于，在加工工程中，若发生间隙电流过流，达到在人机交互模块设置的电流软保护阈值，则触发控制电路启动软件保护，断开MOSFET开关管Q₁和Q₂，若电流阈值达到人机交互模块设置的电流硬保护阈值，则通过驱动电路直接启动硬件保护，断开MOSFET开关管Q₁和Q₂。