铝合金特种工艺专用脉冲电源的研制

摘要：针对铝合金特种工艺对脉冲电源的要求，以32位DSP芯片TMS320F2809为控制核心，采用变换的全桥拓扑结构电路，研制了一种专用数字脉冲电源。介绍了数字脉冲电源原理，阐述了主电路、控制电路、保护及驱动电路等的设计方法。系统可通过调节直流电压的大小来满足不同电压输出的要求，同时可分别调节正、负脉冲幅值。该电源满足各项技术要求，电源运行良好，已成功应用于铝合金特种工艺实验中。关键词：脉冲电源；晶粒细化；逆变电路；控制器1 引言 在铝合金特种工艺过程中，为配合温度场效应来达到细化晶粒，促进塑性变的效果，需要将一定频率、电压和电流幅值可调的交流信号加入铝合金板材中。目前，国内传统式脉冲电源装置大多采用分立数字IC芯片产生脉冲，再加入功率放大部分组成整个系统。这些装置普遍存在一些问题，例如系统的集成度不够高、频率范围有所限制、数字化程度低，人机交互不够成熟，需要通过设置周期来得到频率等。新型脉冲电源采用高性能微控制器及高速电路对脉冲电源中的开关功率器件进行控制，并且采用良好的人机交互界面。因此研制具有规则脉冲波，且脉冲幅值、占空比和频率可任意调节的特种铝合金脉冲电源有着相当重要的意义。2 电源技术指标及方案 铝合金特种工艺脉冲电源系统需大电流脉冲激励，在低频情况下进行。根据工艺实验的相关要求，脉冲电源技术指标为：脉冲电流0～30 A可调；信号频率1～1 000 Hz可调；脉冲信号占空比及周期个数可调；正、负脉冲幅值独立可调；实时显示、存储相关数据，包括电压、电流、温度等。

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图1示出设计的脉冲电源。主电路采用三相380 V／50 Hz输入，整流单元采用三相智能晶闸管模块，通过微控制器和数字电路输出模块调整电压，以调节直流输出电压，实现脉冲电流幅值的恒定。通过PWM控制IGBT的开通与关断，实现输出频率、占空比、脉冲个数可调的脉冲电流波形。

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