[发明专利]一种超音频快变换直流脉冲等离子喷涂电源

摘要

本发明公开了一种超音频快变换直流脉冲等离子喷涂电源，该电源包括有超音频快变换脉冲大电流产生电路（101）、基值电流产生电路（102）、高频引弧装置（103）。该等离子喷涂电源能够输出50～1000A基值电流，0～250A的脉冲电流，脉冲电流频率范围为20～100kHz，占空比调节范围10%～90%，且具有快速的电流上升沿和下降沿变化速率。本发明电源具有特殊的电弧特性和高频效应，能大大增加电弧的稳定性，并增强电弧的挺度和能量密度；同时，电弧在上万赫兹的高频脉冲激励下发出超声波，可细化喷涂颗粒，使涂层变得致密，并能降低涂层制备过程中的内部应力，从而使得等离子喷涂方法具有大幅提高涂层性能尤其是涂层结合强度的可能。

主权项

一种超音频快变换直流脉冲等离子喷涂电源，其特征在于：该电源包括有超音频快变换脉冲大电流产生电路（101）、基值电流产生电路（102）、高频引弧装置（103）；所述超音频快变换脉冲大电流产生电路（101）的输入端与AC380V/50Hz的动力电源连接，所述超音频快变换脉冲大电流产生电路（101）的正极输出端与等离子喷枪（3）的喷嘴连接，所述超音频快变换脉冲大电流产生电路（101）的负极输出端经高频引弧装置（103）后连接在等离子喷枪（3）的电极上；所述基值电流产生电路（102）的输入端与AC380V/50Hz的动力电源连接，所述基值电流产生电路（102）的正极输出端与等离子喷枪（3）的喷嘴连接，所述基值电流产生电路（102）的负极输出端经高频引弧装置（103）后连接在等离子喷枪（3）的电极上；所述基值电流产生电路（102）由四组结构相同的20kW直流电源（401）并联构成；所述超－快变换产生电路（101）由峰值电流产生电路（201）和超音频脉冲切换电路（202）串联而成；峰值电流产生电路（201）包括有三相全桥整流滤波电路（2011）、IGBT全桥逆变主电路（2012）、隔离变压器（T1）、二次整流滤波电路和输出电感（Lp）；基于PWM控制模式，直流电源采用电流闭环负反馈控制和PI调节电路，输出恒定的直流电流Ip至超音频脉冲切换电路（202）；超音频脉冲切换电路（202）由功率开关管（TP）与功率二极管（DP）组成，超音频切换电路（202）的控制电路产生一列驱动脉冲控制功率开关管TP的导通与关断，从而输出≥20kHz的超音频脉冲电流Ipp，脉冲电流频率与占空比大小均可独立调节；尖峰电压吸收电路（2023）包括有辅助直流电源、无极性电容C1、电解电容C2、功率电阻R1和功率二极管D1组成；尖峰电压吸收电路（2023）用于实现对超音频脉冲切换电路（202）的过电压尖峰保护，保证功率开关管Tp的可靠和安全工作；当超音频脉冲切换电路（202）两端的尖峰电压超过辅助直流电源的设定电压时，该尖峰电压吸收电路（2023）会被电容C1和C2吸收，多余的能量通过功率电阻R1释放；基值电流产生电路（102）由第一直流电源（401）、第二直流电源（402）、第三直流电源（403）和第四直流电源（404）并联构成，基值电流产生电路（102）能够输出50～1000A直流电流，最大输出功率可达80Kw；第一直流电源（401）为主控直流电源，第二直流电源（402）、第三直流电源（403）和第四直流电源（404） 与第一直流电源（401）具有相同的主电路结构。