技术特征：
1.一种电火花加工脉冲电源，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用于电火花线切割、成形电火花加工的粗加工过程；所述检测电路用于检测与采集电源输入电压、输出电压和主路电感电流；所述控制电路基于fpga芯片对数据进行处理，判断电路状态并计算占空比，实现全范围电流谷值控制算法，通过调整占空比控制主路电感电流谷值等于参考电流基准值，解决因线路寄生电感造成电路动态性能变差的问题；所述驱动电路用于对fpga输出的控制信号进行放大，产生驱动信号驱动电路中的开关管的导通和关断；所述大功率加工电路包括：第一开关管q1、第二开关管q2、第一续流开关管q3、第二续流开关管q4、大功率加工切换开关管q
h
、第一防回流二极管d1、第二防回流二极管d2、第一电感l1和第二电感l2，其中第一开关管q1和第二开关管q2的漏极与输入电压源相连，第一开关管q1和第二开关管q2的源极分别与第一电感l1、第二电感l2相连，第一电感l1、第二电感l2的另一端分别与第一防回流二极管d1、第二防回流二极管d2的阳极相连，第一防回流二极管d1、第二防回流二极管d2的阴极与大功率加工切换开关管q
h
的漏极相连，大功率加工切换开关管q
h
源极接工件，第一开关管q1与第一电感l1，第二开关管q2与第二电感l2的连接点分别与第一续流开关管q3、第二续流开关管q4的漏极相连，第一续流开关管q3、第二续流开关管q4的源极接地。2.根据权利要求1所述的一种电火花加工脉冲电源，其特征在于，所述第一开关管q1、第二开关管q2、第一续流开关管q3、第二续流开关管q4、大功率加工切换开关管q
h
选用n沟道增强型mosfet。3.根据权利要求1所述的一种电火花加工脉冲电源，其特征在于，所述控制电路采用基于fpga的数字控制系统来实现。4.一种电火花加工脉冲电源电流谷值控制方法，适应于权利要求1-3所述的一种电火花加工脉冲电源，其特征在于，在主路电感电流、输出电压进行反馈闭环控制的基础上，根据上一个周期的占空比大小以及主路电流谷值参考值与谷值采样值的差值判断电路状态，并根据电路所处状态计算电路进入稳态所需的占空比，通过控制开关管的占空比使得每一个开关频率内的主路电感电流的谷值等于给定电感电流的谷值参考值，具体步骤如下：s1、根据加工场合和加工状态，设置好脉冲电源的开关频率f
s
、输入电压v
in
、电压采样频率k
v
、电流采样频率k
i
；s2、根据加工质量需求选择合适的电流波形，在大功率加工时选择矩形波，低电极损耗时选择阶梯波，高效率材料蚀除时选择梳状波；s3、根据开关频率f
s
和电流波形，确定脉宽时间t
on
和脉间时间t
off
，设置参考电流基准值i
ref
；s4、在加工周期开始阶段，控制第一开关管q1、第二开关管q2、切换开关管q
h
开通，第一续流开关管q3、第二续流开关管q4关断，输入电压v
in
加在间隙两端，直至间隙击穿；s5、实时采样间隙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、输出电压和主路电感l1电流的数字信号，当检测到间隙电压发生陡降并且小于击穿电压阈值v
gap
大于短路电压阈值v
short
，并且间隙电流大于击穿电流阈值i
gap
时，说明间隙已经被击穿，电源进入脉宽时间t
on
；
s6、计算初始化参数；s7、当采样到主路电感电流谷值i
l1_i
后，立刻计算主路电流谷值参考值i
ref
与谷值采样值i
l1_i
的差值y，进而判断电路状态；s8、根据电路工作状态计算占空比d
i
；s9、电流放电完成后，进行消电离；s10、重复步骤s4～s9，进行下一个加工周期。5.根据权利要求4所述的一种电火花加工脉冲电源电流谷值控制方法，其特征在于，步骤s6中计算初始化参数具体为：计算初始化参数α、β、y1和y2，其中各初始化参数计算公式如下：式中，脉宽时间t
on
内，输入电压v
in
、输出电压v
d
，感抗l1＝l2＝l，线路寄生感抗l
p
，开关频率f
s
，前一周期的占空比d
i-1
。6.根据权利要求4所述的一种电火花加工脉冲电源电流谷值控制方法，其特征在于，步骤s7中判断电路状态具体为：当d
i-1
≤0.5,y≤y1时，为电路第一种工作状态，满足d
i
≤0.5；当d
i-1
≤0.5,y＞y1时，为电路第二种工作状态，满足d
i
＞0.5；当d
i-1
＞0.5,y≤y2时，为电路第三种工作状态，满足d
i
≤0.5；当d
i-1
＞0.5,y＞y2时，为电路第四种工作状态，满足d
i
＞0.5。7.根据权利要求4所述的一种电火花加工脉冲电源电流谷值控制方法，其特征在于，步骤s8中计算占空比d
i
具体为：然后通过驱动电路将生成的pwm信号送给第一开关管q1、第二开关管q2，第一续流开关管q3、第二续流开关管q4，使得主路电感电流在每个开关周期内的谷值等于给定电流谷值参考值i
ref
。
技术总结
本发明公开了一种考虑线路寄生电感的交错并联脉冲电源电流谷值控制方法，根据主从控制模式下的两路交错并联运行下的等效电感特性，给出了电流谷值控制核心算法。电火花脉冲电源主功率拓扑为两路交错并联Buck电路，对输入电压信号、输出电压信号以及主路电感电流信号进行实时采样并送进FPGA进行计算得到电路进入稳态所需的占空比。本发明在交错并联脉冲电源电流谷值控制方式的基础上考虑了线路寄生电感，提高了系统的动态响应性能。该方法根据上一周期的占空比以及谷值电流采样值等参数，判断电路状态并计算占空比，改善系统的动态响应。该方法适用于电火花线切割、成形电火花加工等多种加工场合。花加工等多种加工场合。花加工等多种加工场合。
技术研发人员：杨飞 郭文宇 张建超 舒益民 陈风吉 严景烁 陈玉源 唐善鹏
受保护的技术使用者：南京理工大学
技术研发日：2022.07.19
技术公布日：2022/10/3