[发明专利]电加工脉冲电源高低压组合供电的方法及其装置

说明书

本发明涉及一种电加工脉冲电源高低压组合供电的方法及其装置，特别是指一种利用高低压组合供电电源取代传统供电电源及限流电阻、用以降低电加工供电损耗、提高供电效率的电加工脉冲电源高低压组合供电的方法及其装置，属于电子设备技术领域。

如图1所示，其为电火花加工时的脉冲电压波形和与之相应的电流波形。该电压波形及电流波形都可分为两个部分。第一部分为击穿加工间隙的小电流高压部分，其作用是在施加加工脉冲的开始阶段击穿加工电极与工件之间的绝缘介质，该电压为200-300V；与之相应的电流为几个安培。第二部分为相对于击穿电压和击穿电流而言的低电压和高电流的工作部分，该电压为20-50V；与之相应的电流为数十到数百安培。

如图2所示，其为现有的电火花加工机床的脉冲电源电路原理图。它包括：工频变压器T、整流桥D、滤波器(本电路中采用由电感L、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4组成的π型滤波器)、限流电阻R、功率电子开关1、加工电极2以及工件3。其中：由工频变压器T、整流桥D、滤波器组成供电电源，限流电阻R、功率电子开关1、加工电极2以及工件3串联后连接到供电电源的两端，加工电极2和工件3放置在加工电解质之中，并保留有间隙，功率电子开关1的控制端连接到输出脉冲驱动信号的驱动电路(图中未示，该驱动电路可以采用市售的函数发生器)的输出端，由该驱动电路控制功率电子开关1的导通或关断。

由图1及图2可以知道：当施加加工脉冲以后，当所施加的电压由较高的击穿电压急剧降低到工作电压时，大量的电功率都消耗在限流电阻上，因此，该电阻必须为大功率电阻，这增加了电加工设备的制造成本，并且需要使用电风扇为其强行降温。而使用电风扇又会进一步消耗电能量。另外，现有技术的变压器输出的电压高、电流大，电工损耗不可避免，因此，现有技术不但大量浪费电能，而且回大量地发热，造成环境温度的上升。

有鉴于如上所述的现有技术的不足和缺陷，本发明的主要目的在于电加工脉冲电源高低压组合供电的方法及其装置，利用高低压组合供电的方式分别在不同的阶段向加工电极和工件提供电源，从而节省电能，降低损耗。

本发明的另一目的在于提供一种电加工脉冲电源高低压组合供电的方法及其装置，利用高频开关电源替代传统的工频变压器、整流器、滤波器，从而省去大功率的限流电阻，在减少发热的同时降低电加工设备的制造成本。

本发明的目的是通过如下的技术方案实现的：

一种电加工脉冲电源高低压组合供电的方法，该电加工脉冲电源的供电电源至少包括第一供电电源、第二供电电源、限流电阻、高频功率电子开关；该第一供电电源提供电加工脉冲的击穿电压；该第二供电电源提供电加工脉冲的工作电压；该高频功率电子开关将第一供电电源和第二供电电源提供的电压组合为电加工脉冲并输出到加工电极和工件。

第一供电电源输出的击穿电压为高电压、小电流的电脉冲。

第二供电电源输出的工作电压为低电压、大电流的电脉冲。

所述的第一供电电源为直流电源或高频开关电源。

所述的第二供电电源为直流电源或高频开关电源。

所述的电加工脉冲的击穿电压高于电加工脉冲的工作电压。

一种电加工脉冲电源高低压组合供电的装置，该装置至少包括第一供电电源、第二供电电源、限流电阻以及高频功率电子开关，该第一供电电源和第二供电电源与同一输入电源连接，该第一供电电源和第二供电电源的输出分别经过限流电阻连接到高频功率电子开关的输入端，该高频功率电子开关的输出端连接到加工电极。

所述的高频功率电子开关包括一个或一个以上的功率场效应晶体管和一个或一个以上的功率隔离栅场效应晶体管，该功率场效应晶体管的输入端与第一供电电源的输出端连接，该功率隔离栅场效应晶体管的输入端与第二供电电源的输出端连接；功率场效应晶体管的输出端与功率隔离栅场效应晶体管的输出端连接为向加工电极提供组合脉冲的输出端。

所述的第一供电电源为直流电源或高频开关电源。

所述的第二供电电源为直流电源或高频开关电源。

第一供电电源输出的电压为击穿电压，第二供电电源输出的电压为工作电压，该击穿电压高于工作电压。

本发明利用高低压组合供电的方式分别在不同的阶段向加工电极和工件提供电源，同时，利用高频开关电源替代了传统的工频变压器、整流器和滤波器，从而省掉了大功率的限流电阻，达到了节省电能、降低损耗、减少发热的目的，同时，也降低了电加工设备的制造成本。

以下结合附图及具体的实施例对本发明作进一步的详细说明。

图1为电火花加工的脉冲电压、电流波形示意图。