[发明专利]针对腰鼓问题加工用中走丝线切割脉冲电源及其加工方法

权利要求书

1.针对腰鼓问题加工用中走丝线切割脉冲电源，其特征在于，包括主功率电路、电压检测电路、电流检测电路、AD模块、FPGA数字控制电路，其中主功率电路采用交错并联同步整流Buck变换器，用于给间隙充电，提供三刀加工的放电能量；所述电流检测电路和电压检测电路用于实时检测三刀加工过程中间隙的电流和电压信号；所述AD模块用于将采集的电流和电压信号转换为数字信号；所述FPGA数字控制电路根据间隙电压、电流数字信号，生成控制开关管的导通关断的PWM；

所述脉冲电源主功率电路包括直流源(E)，输入电容(C_in)、第一开关管(Q₁)、第二开关管(Q₂)、第三开关管(Q₃)、第四开关管(Q₄)、第一电感(L₁)、第二电感(L₂)；第一开关管(Q₁)、第二开关管(Q₂)、第一电感(L₁)构成第一路Buck电路，第三开关管(Q₃)、第四开关管(Q₄)、第二电感(L₂)构成第二路Buck，第二路Buck输入输出并在第一路Buck输入输出上，第一电感(L₁)和第二电感(L₂)耦合，构成两路交错并联的同步整流Buck变换器，变换器输出正极接工件，负极接电极丝，将直流源接入间隙；

所述针对腰鼓问题加工用中走丝线切割脉冲电源的加工方法，包括如下步骤：

步骤一：第一刀加工开始时，FPGA控制第一开关管(Q₁)、第三开关管(Q₃)导通，第二开关管(Q₂)、第四开关管(Q₄)关断，两路Buck同开，直流源(E)加在间隙两端，给间隙充电；FPGA通过比较间隙电压值与给定电压阈值来判断间隙是否击穿，当FPGA接收到的间隙电压值等于或低于给定电压阈值时，代表间隙击穿，这段时间为等待击穿时间，间隙击穿后放电电流开始快速上升，当电流值上升至FPGA设置的第一给定电流阈值后，控制第一开关管(Q₁)导通，固定时间后控制第一开关管(Q₁)关闭，第二开关管(Q₂)导通，第一路Buck工作；第一开关管(Q₁)导通相位延迟180°后第三开关管(Q₃)导通，固定时间后第三开关管(Q₃)关断，第四开关管(Q₄)导通，第二路Buck工作，自此开始进入两路交错并联，通过采集间隙电流，与给定值比较后FPGA输出PWM控制开关管，进行平均电流控制；到达设置的交错时间后，FPGA控制第一开关管(Q₁)、第三开关管(Q₃)关断，第二开关管(Q₂)、第四开关管(Q₄)导通，两路Buck全关，间隙电流下降；

步骤二：重复步骤一，到达所设置的第一刀结束坐标后，第一刀加工结束；

步骤三：第一刀加工结束后开启第二刀加工，第二刀开始时FPGA控制第一开关管(Q₁)、第三开关管(Q₃)导通，第二开关管(Q₂)、第四开关管(Q₄)关断，间隙充电，FPGA开始进行能量补偿；当间隙电流上升至第二给定电流阈值时，第一开关管(Q₁)、第三开关管(Q₃)关断，第二开关管(Q₂)、第四开关管(Q₄)导通，两路Buck全关，间隙电流下降；

步骤四、重复步骤三，到达所设置的第二刀结束坐标后，第二刀加工结束；

步骤五：第二刀加工结束后开启第三刀加工，FPGA控制第一开关管(Q₁)、第三开关管(Q₃)导通，第二开关管(Q₂)、第四开关管(Q₄)关闭，第一开关管(Q₁)、第三开关管(Q₃)导通后电流上升，到达导通时间后第一开关管(Q₁)、第三开关管(Q₃)关断，经过死区时间后，第二开关管(Q₂)、第四开关管(Q₄)导通，间隙电流下降；

步骤六：重复步骤五，到达所设置的第三刀结束坐标后，第三刀加工结束，取出工件。