申请/专利权人：南京理工大学

申请日：2021-09-28

公开（公告）日：2024-04-16

公开（公告）号：CN114024464B

主分类号：H02M9/00

分类号：H02M9/00;H02M9/02;H02M3/157;H02M3/158;B23H1/02;B23H11/00

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.16#授权;2022.02.25#实质审查的生效;2022.02.08#公开

摘要：本发明公开了一种电火花脉冲电源单周期控制的动态调节策略，通过预测开关管的占空比，使电路快速进入稳态，从而解决单周期非线性控制的超调和次谐波震荡问题。电火花脉冲电源主功率拓扑为Buck电路，采样电路对输入电压信号、输出电压信号和输出电流信号进行实时采样并送进FPGA中，FPGA判断电路状态并根据动态调节策略预测电路进入稳态所需要的占空比。该方法根据电流采样值与参考值的差值，判断电路状态，电路在电流动态调节阶段或次谐波震荡状态时启动动态调节策略，调整电流波形。该方法能有效去除超调引起的电流波形尖刺，改善加工质量，同时快速解决电流的震荡，维持输出稳定。

主权项：1.一种电火花脉冲电源单周期非线性控制的动态调节策略，其特征在于，包括大功率加工电路、检测电路、控制电路和驱动电路；所述大功率加工电路包括开关管Q1、续流开关管Q2、大功率加工切换开关管QH、续流二极管D1、电感L1、防回流二极管DL1，其中开关管Q1的漏极与输入电压源相连，源极与电感L1相连，电感的另一端与防回流二极管DL1的阳极相连，防回流二极管DL1的阴极与大功率加工切换开关管QH的漏极相连，大功率加工切换开关管QH源极接工件，开关管Q2的漏极与续流二极管D1的阳极相连，并连接到开关管Q1与电感L1的连接点处，开关管Q2的源极与续流二极管D1的阴极相连并接地；在电流次稳态阶段，根据输出电流和参考电流的差值判断电路是否进入了次谐波震荡，并计算电路重新进入稳态所需的占空比，解决电路的次谐波震荡问题，具体步骤如下：步骤1：根据加工场合和加工状态，设置好脉冲电源的开关频率fs、输入电压Vin、电压采样频率kv、电流采样频率ki；步骤2：根据加工质量需求选择合适的电流波形，包括矩形波、阶梯波、梳状波；步骤3：根据开关频率fs和电流波形，确定脉宽时间Ton和脉间时间Toff，设置参考电流基准值iref；步骤4：在加工周期开始阶段，控制开关管Q1、切换开关管QH开通，续流开关管Q2关断，输入电压Vin加在间隙两端，直至间隙击穿；步骤5：实时电源的电压信号和电流信号，分别进行AD转换得到电源输入电压、输出电压和输出电流的数字信号，当检测到输出电压小于击穿电压阈值Vgap大于短路电压阈值Vshort，并且间隙电流大于击穿电流阈值Igap时，说明间隙已经被击穿，电源进入脉宽时间Ton；步骤6：脉宽时间Ton内，电流稳态阶段，根据输出电流id_v和参考电流iref差值判断电路是否发生次谐波震荡，发生次谐波震荡时，采样电流满足： 步骤7：电路发生谐波震荡后，根据输入电压Vin、输出电压Vd、输出电流id_v、电感L1和参考电流iref预测电流到达稳态所需占空比，占空比d1表达式为： 然后通过驱动电路将生成的PWM信号送给开关管Q1，续流开关管Q2控制信号与Q1相反，并留有一定死区时间，输出电流脱离脱离次稳态迅速到达稳态；步骤8：脉宽时间结束后，进入脉间时间Toff，此时关闭所有开关管，电源输出电流为零，加工间隙进入消电离阶段；步骤9：重复步骤4～8，进行下一个加工周期。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 南京理工大学 一种电火花脉冲电源单周期控制的动态调节策略

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