低速走丝电火花线切割脉冲电源的研究
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摘要
低速走丝电火花线切割脉冲电源是低速机床的重要组成部分,对机床的工艺指标有着直接的影响。论文在对现有的大量文献所记载的脉冲电源进行充分研究基础上针对低速机床的特点,设计了一个基于DSP控制的数字脉冲电源。
论文首先介绍了当前国内外线切割加工(WEDM)的发展状况和趋势并了解了传统线切割加工脉冲电源的特点。然后对电火花加工的机理进行了阐述,使大家对其有一个初步的认识,对脉冲电源放电时能量进行了分析,并对影响加工工艺的电路参数进行了叙述。
其次,提出了基于TMS320F2812为控制器的数字脉冲电源的硬件设计及软件实现方法,给出了硬件结构图和软件流程图。利用高速数字处理芯片强大的数据处理能力和丰富的片内外资源及高速的实时控制能力,实现了数据采样、PWM产生和控制调整、通讯等功能。该芯片的引入,大大减化了硬件结构,便于对电路进行分析研究。
最后,根据实际情况设计了两个PI控制器,以实现对主电路电感电流的稳定控制和脉冲放电能量的控制,在论文中对其他控制方法叙述不多,需要对其进行深入研究,对控制策略和控制参数的调整还在实验阶段。
通过仿真研究,更好的确定了主电路设计方案及主电路中重要元器件参数,分析了该电源控制方案。仿真及实验结果表明所设计硬件电路和软件功能的合理性。。
The low-speed WEDM pulse power supply is an important of the low-speed machine tools, and has a direct impact on machine tool technology index. I designed a digital pulse power supply of DSP-based after I do a lot of the existing record by the pulse power supply to carry out a study for low-speed cha-racteristics of the machine tool. Studyes of this thesis as follow:
Firstly, this thesis introduced the current domestic and foreign WEDM's the situation of the development and trends,and Learn characteristics of the traditional pulse power supply. then expound the mechanism principle ,So that we have a preliminary understanding of it. In this section,we focus on energy analysisand described the impact of the electric parameters.
Secondly, this thesis brings forward the digital pulse power supply's hardwaredesign and software implementation based on TMS320F2812 controller and gives the schematic of hardware and software flow chart The use of powerful data-processing capability and a wealth of resources both within and outside and high-speed real-time control capability, The realization of the sampling data, adjust and control of PWM,communications and so on. Adoption of this chip makes the excitation controller has simpler structure, stronger anti-jamming capability and higher stability.
Finally,we designed two PI controller according to the actual situation in the thesis,but this part is the small piece because this is not to go in-depth study so the control parameters are still experimental stage.
Through the simulation, the better to determine value of several important components on the main circuit. At the same time, simulation shows that the main circuit current is stability, and achieve the purpose of design.
论文首先介绍了当前国内外线切割加工(WEDM)的发展状况和趋势并了解了传统线切割加工脉冲电源的特点。然后对电火花加工的机理进行了阐述,使大家对其有一个初步的认识,对脉冲电源放电时能量进行了分析,并对影响加工工艺的电路参数进行了叙述。
其次,提出了基于TMS320F2812为控制器的数字脉冲电源的硬件设计及软件实现方法,给出了硬件结构图和软件流程图。利用高速数字处理芯片强大的数据处理能力和丰富的片内外资源及高速的实时控制能力,实现了数据采样、PWM产生和控制调整、通讯等功能。该芯片的引入,大大减化了硬件结构,便于对电路进行分析研究。
最后,根据实际情况设计了两个PI控制器,以实现对主电路电感电流的稳定控制和脉冲放电能量的控制,在论文中对其他控制方法叙述不多,需要对其进行深入研究,对控制策略和控制参数的调整还在实验阶段。
通过仿真研究,更好的确定了主电路设计方案及主电路中重要元器件参数,分析了该电源控制方案。仿真及实验结果表明所设计硬件电路和软件功能的合理性。。
The low-speed WEDM pulse power supply is an important of the low-speed machine tools, and has a direct impact on machine tool technology index. I designed a digital pulse power supply of DSP-based after I do a lot of the existing record by the pulse power supply to carry out a study for low-speed cha-racteristics of the machine tool. Studyes of this thesis as follow:
Firstly, this thesis introduced the current domestic and foreign WEDM's the situation of the development and trends,and Learn characteristics of the traditional pulse power supply. then expound the mechanism principle ,So that we have a preliminary understanding of it. In this section,we focus on energy analysisand described the impact of the electric parameters.
Secondly, this thesis brings forward the digital pulse power supply's hardwaredesign and software implementation based on TMS320F2812 controller and gives the schematic of hardware and software flow chart The use of powerful data-processing capability and a wealth of resources both within and outside and high-speed real-time control capability, The realization of the sampling data, adjust and control of PWM,communications and so on. Adoption of this chip makes the excitation controller has simpler structure, stronger anti-jamming capability and higher stability.
Finally,we designed two PI controller according to the actual situation in the thesis,but this part is the small piece because this is not to go in-depth study so the control parameters are still experimental stage.
Through the simulation, the better to determine value of several important components on the main circuit. At the same time, simulation shows that the main circuit current is stability, and achieve the purpose of design.
引文
[1]曹凤国主编.电火花加工技术[M].化学工业出版社.2005
[2]狄士春,黄瑞宁,于滨,等.慢走丝电火花线切割脉冲电源的研究现状及发展趋势[J].航空精密制造技术.2004,40(6):12-16
[3]张新服.低速走丝气中电火花线切割精加工机理研究[D].硕士学位论文.2005
[4]刘静.新型自适应节能电火花脉冲电源的研究[D].硕士学位论文.2007
[5]苏健.线切割加工中等能量脉冲控制技术的研究[D].硕士学位论文.2005
[6]于中福.微能可控微细电火花线切割脉冲电源的研究[D].硕士学位论文.2006
[7]任忠辉.电火花微能脉冲电源的研究[D].硕士学位论文.2006
[8]姜仁华.火花线切割无阻脉冲电源的研究[D].硕士学士论文.2005
[9]赵国光.电火花线切割加工的表面完整性[J].电加工与模具.1999(4):45-46
[10]袁伟,周洪玉,陈佩江,等.电火花线切割机床工艺参数优化数据库系统[J].机械工程师.2002(2):19-20
[11]易继锴,侯媛彬编著.智能控制技术[M].北京工业大学出版社.1999
[12]蔡自兴.智能控制[M].电子工业出版社.2004
[13]Y.S.Liao,J.C.Woo..The effect of machining setting on the behavior of pulse trains in the WEDM process[J].Journal of Materials ProcesTechnology.1997,71(1997):433-439
[14]杨建国.电火花线切割加工脉冲电源介绍[J].电加工与模具.1997(1):5-7
[15]梁挥.线切割放电加工控制方法与装置[J].机械工人.2000(5):41-42
[16]胡伟楠,李东海.微机控制电脉冲机床电源研制[J].机械工程师.2005:33-35
[17]吕连山,王爱军.线切割粗精复合加工智能化脉冲电源的设计[J].佳木斯大学学报(自然科学版).1997,15(1):6-10
[18]高长水,宋小中,刘正埙.电火花微细加工微能脉冲电源研制[J].航空精密制造技术.1997,33(3):9-11
[19]敖明武,张勇,李志勇.微细电火花加工用微能脉冲电源的研制[J].航空精密制造技术.2003,39(6):8-10
[20]顾水方.电火花线切割用脉冲电源[J].电子与自动化.1997(4):40-42
[21]曾伟梁,朱保国,王振龙.占空比可调的超高频电火花加工脉冲电源的研制[J].电加工与模具.2006(4):18-19转39
[22]杜建华.非导电工程陶瓷高效电火花磨削节能脉冲电源的研究.硕士学位论文.2005
[23]宋博岩.PWM控制节能式电火花加工脉冲电源的研究.博士学位论文.2001
[24]吴文江.电流型电火花加工脉冲电源研究与工程实现.硕士学位论文.2002
[25]王玉魁.电流型PWM控制节能式电火花加工脉冲电源的研究.硕士学位论文.2002
[26]胡云堂,郭烈恩,曾国.基于PWM技术节能型线切割脉冲电源的研制[J].机械工程师.2004:64-66
[27]潘岚.PWM整流电源的单片机控制系统[J].机电工程.2000,17(2):17-19
[28]陈远龙,陈伟,王天霁,等.单片机控制μs级可调脉冲电源的研制[J].新技术新工艺.2006(3):37-39
[29]居冰峰,陈子辰,邱忠宇,等.单片机控制的VMOS管脉冲电源的研制[J].机电工程.1997:67-68
[30]王蔚岷,白基成,赵万生,等.电火花成形加工微机控制脉冲电源的研制及自适应控制技术的应用[J].机械工程师.2006:208-217
[31]徐进强,王黎明,乔立张.数控脉冲电源的研制[J].机械与电子.2005(6):77-79
[32]徐科军,张瀚,陈智渊编著.TMS320X281xDSP原理与应用[M].北京航空航天大学出版社.2006
[33]苏奎峰,李强等.TMS320F2812原理与开发[M].电子工业出版社.2005
[34]张雄伟,邹霞,贾冲.DSP芯片原理与应用[M].机械工业出版社.2006
[35]TMS320F2810/TMS320F2812 Digital Signal Processors Data Manual.Texas Instruments.2002
[36]TMS320x281x Event Manager(EV) Reference Guide(Rev.C).Texas Instruments.2004
[37]TMS320x281x Analog-to-Digital Converter(ADC) Reference Guide(Rev.C).Texas Instruments.2004
[38]TMS320x28Ix,280x Serial Communications Interface(SCI) Reference Guide(Rev.-B).Texas Instruments.2004
[39]TMS320x281x,280x Peripherals Reference Guide(Rev.B).Texas Instruments.2004
[40]Texas Instruments Inc.TMS320F2812 Digital Signal Processors Data Manual[M]SPRS174L December 2004
[41]刘和平.TMS320LF240xDSP C语言开发应用[M].北京航空航天大学出版社.2003
[42]鲁亚诗,张伟,李高庆,等.一种低噪声SiGe微波单片放大电路[J].微电子学.2006,36(5):588-590
[43]龚思远,杨鹏,宋亮,等.基于DSP的直流电流采样系统的设计[D].微计算机信息.2008(5):145-146
[44]张世莉,黄开军,梁剑波.一种高效全桥功率驱动器_放大器的设计[J].微电子学.2004,34(2):158-160
[45]石新峰,宋守云.双差分输入全对称全互补直流功率放大电路的分析与设计[J].河南机电高等专科学校学报.2004,12(1):53-54
[46]张清枝.深究互补功率放大电路的工作原理[J].平原大学学报.2005,22(3):131-132
[47]张立勋,王立权,杨勇编著.机械电子学[M].哈尔滨工程大学出版社.2005
[48]邓宏贵,曹祥,罗安,等.AB类功率放大器的设计与仿真研究[J].光电子技术.2005,25(4):229-233
[49]高友福.晶体管功率放大电路综述[J].长江工程职业技术学院学报.2005,22(2):42-47
[50]郑耀添.开关电源中驱动电路的设计方法[J].内江科技.2007(3):94-96
[51]薛令河.基于TMS320F2812 DSP的CO2焊波形控制系统研究[D].硕士学位论文.2006
[52]尤志春,李鹤岐.基于DSP的全数字化IGBT逆变PMAG焊机研制[J].计算机应用与软件.2007,24(2):50-52
[53]尹勇,欧光军,关荣锋编著.DSP集成开发环境CCS开发指南[M].北京航空航天大学出版社.2003
[54]陈建业编著.电力电子电路的计算机仿真[M].清华大学出版社.2003
[55]OrCAD Pspice培训教程[OL].2004
[2]狄士春,黄瑞宁,于滨,等.慢走丝电火花线切割脉冲电源的研究现状及发展趋势[J].航空精密制造技术.2004,40(6):12-16
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[30]王蔚岷,白基成,赵万生,等.电火花成形加工微机控制脉冲电源的研制及自适应控制技术的应用[J].机械工程师.2006:208-217
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[37]TMS320x281x Analog-to-Digital Converter(ADC) Reference Guide(Rev.C).Texas Instruments.2004
[38]TMS320x28Ix,280x Serial Communications Interface(SCI) Reference Guide(Rev.-B).Texas Instruments.2004
[39]TMS320x281x,280x Peripherals Reference Guide(Rev.B).Texas Instruments.2004
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[41]刘和平.TMS320LF240xDSP C语言开发应用[M].北京航空航天大学出版社.2003
[42]鲁亚诗,张伟,李高庆,等.一种低噪声SiGe微波单片放大电路[J].微电子学.2006,36(5):588-590
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[44]张世莉,黄开军,梁剑波.一种高效全桥功率驱动器_放大器的设计[J].微电子学.2004,34(2):158-160
[45]石新峰,宋守云.双差分输入全对称全互补直流功率放大电路的分析与设计[J].河南机电高等专科学校学报.2004,12(1):53-54
[46]张清枝.深究互补功率放大电路的工作原理[J].平原大学学报.2005,22(3):131-132
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[48]邓宏贵,曹祥,罗安,等.AB类功率放大器的设计与仿真研究[J].光电子技术.2005,25(4):229-233
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[51]薛令河.基于TMS320F2812 DSP的CO2焊波形控制系统研究[D].硕士学位论文.2006
[52]尤志春,李鹤岐.基于DSP的全数字化IGBT逆变PMAG焊机研制[J].计算机应用与软件.2007,24(2):50-52
[53]尹勇,欧光军,关荣锋编著.DSP集成开发环境CCS开发指南[M].北京航空航天大学出版社.2003
[54]陈建业编著.电力电子电路的计算机仿真[M].清华大学出版社.2003
[55]OrCAD Pspice培训教程[OL].2004