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脈沖電解電源目前需要解決的問題
發(fā)布時間:
2023-04-04
如今脈沖電解電源對電解加工的發(fā)展起著相當重要的作用,而現(xiàn)代功率半導體器件的快速發(fā)展又給脈沖電源的發(fā)展創(chuàng)造了新的技術(shù)條件,為實現(xiàn)新型脈沖電源的工程化、 產(chǎn)業(yè)化,在生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用,應(yīng)解決電源的穩(wěn)定性、可靠性問題以及提髙電源效率,同時還應(yīng)進一步加大脈沖電流容最,提高脈沖頻率。為此應(yīng)進一步研究解決下述問題。
防止功率半導體器件的過壓擊穿在大電流快速關(guān)斷時t/DS會出現(xiàn)瞬間過電壓,必須控制過電壓小于器件的擊穿電壓值。主要措施是減少回路的寄生電感及控制電流上升率。同時采用必要的緩沖電路以限制其過壓值,從而防止過壓擊穿。&DS過電壓隨頻 率提高而加大,因而解決此問題也有利于電源頻率的提高。
防止功率半導體器件的過流、過熱燒損采用新型高效的冷卻系統(tǒng)以及微秒級的快速限流裝置以擴大功率半導體器件的安全工作電流區(qū),從而防止此故障的發(fā)生。
提髙電源的抗干擾能力大電流半導體器件結(jié)間電容較大,易于引進干擾信號,應(yīng)采取合適的去耦電路。多路并聯(lián)時必須精確布局,嚴格接地,防止地電位浮動引進干擾。
減小波形失真試驗研究表明,當脈沖電流值較大、頻率較高時,脈沖波形傳輸失真較嚴重。回路的寄生電感是影響傳輸失真的重要因素,應(yīng)從線路布局上以及線路結(jié)構(gòu)上采取措施,使回路寄生電感減到最小,從而使波形失真減到最小,這也有利于提髙電源的工作頻率。
抑制高頻自激振蕩當脈沖電源頻率達數(shù)十千赫茲的等級后,易出現(xiàn)自激振蕩,這是限制頻率進一步提髙的重要因素,在線路設(shè)計和布局上應(yīng)重點解決這一問題。
提髙電源效率采用電阻限流的方案熱損較大,使電源效率下降。應(yīng)盡量縮短快速保護的動作時間,即縮短短路時的瞬時過流時間以減小限流電阻數(shù)值,減小熱損,提高效率。國外先進電源采用電感限流,可減小熱損、提高效率,值得借鑒。采取高效 的冷卻系統(tǒng),減少輔助消耗,也有利于電源總效率的提高。MOSFET的開通和關(guān)斷時間最短,因而在開通和關(guān)斷時電流和電壓的交叉面積最小,管子自身的發(fā)熱最小,又因其 導通阻值最小,開通后管子壓降小,因而此時的管子自身的熱損也小。此兩因素導致 MOSFET的工作效率最髙,因此,為實現(xiàn)電源的髙效率,在器件容量許可的條件下,也 應(yīng)盡最采用MOSFET換流的方案。
當前在中小容量范圍,電解加工用的高頻、窄脈沖電源技術(shù)已較為成熟,有望在近期用于生產(chǎn);而大容量的電源則還要進行較為系統(tǒng)、深人的應(yīng)用性基礎(chǔ)研究工作,在功率電子學及熱力學領(lǐng)域探求、掌握大電流快速關(guān)斷及開通的規(guī)律,從而進一步解決其工程技術(shù)問題。
加大電流容量加大電流容量可采取多路并聯(lián)或用IGBT換流,此兩方案并不復(fù)雜,但關(guān)鍵是要解決電流加大后帶來的一系列技術(shù)難題,例如上述的f/DS過大,熱損過大,干擾、自激振蕩及波形傳輸失真等,這些問題的解決均有利于電流容量的加大。
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