鋁合金特種工藝專(zhuān)用脈沖電源的研制

摘要：針對鋁合金特種工藝對脈沖電源的要求，以32位DSP芯片TMS320F2809為控制核心，采用變換的全橋拓撲結構電路，研制了一種專(zhuān)用數字脈沖電源。介紹了數字脈沖電源原理，闡述了主電路、控制電路、保護及驅動(dòng)電路等的設計方法。系統可通過(guò)調節直流電壓的大小來(lái)滿(mǎn)足不同電壓輸出的要求，同時(shí)可分別調節正、負脈沖幅值。該電源滿(mǎn)足各項技術(shù)要求，電源運行良好，已成功應用于鋁合金特種工藝實(shí)驗中。
關(guān)鍵詞：脈沖電源；晶粒細化；逆變電路；控制器

1 引言
在鋁合金特種工藝過(guò)程中，為配合溫度場(chǎng)效應來(lái)達到細化晶粒，促進(jìn)塑性變的效果，需要將一定頻率、電壓和電流幅值可調的交流信號加入鋁合金板材中。目前，國內傳統式脈沖電源裝置大多采用分立數字IC芯片產(chǎn)生脈沖，再加入功率放大部分組成整個(gè)系統。這些裝置普遍存在一些問(wèn)題，例如系統的集成度不夠高、頻率范圍有所限制、數字化程度低，人機交互不夠成熟，需要通過(guò)設置周期來(lái)得到頻率等。新型脈沖電源采用高性能微控制器及高速電路對脈沖電源中的開(kāi)關(guān)功率器件進(jìn)行控制，并且采用良好的人機交互界面。因此研制具有規則脈沖波，且脈沖幅值、占空比和頻率可任意調節的特種鋁合金脈沖電源有著(zhù)相當重要的意義。

2 電源技術(shù)指標及方案
鋁合金特種工藝脈沖電源系統需大電流脈沖激勵，在低頻情況下進(jìn)行。根據工藝實(shí)驗的相關(guān)要求，脈沖電源技術(shù)指標為：脈沖電流0～30 A可調；信號頻率1～1 000 Hz可調；脈沖信號占空比及周期個(gè)數可調；正、負脈沖幅值獨立可調；實(shí)時(shí)顯示、存儲相關(guān)數據，包括電壓、電流、溫度等。

圖1示出設計的脈沖電源。主電路采用三相380 V／50 Hz輸入，整流單元采用三相智能晶閘管模塊，通過(guò)微控制器和數字電路輸出模塊調整電壓，以調節直流輸出電壓，實(shí)現脈沖電流幅值的恒定。通過(guò)PWM控制IGBT的開(kāi)通與關(guān)斷，實(shí)現輸出頻率、占空比、脈沖個(gè)數可調的脈沖電流波形。