專利名稱：智能型高頻脈沖電鍍電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種智能型高頻脈沖電鍍電源。要用于鋼絲電鍍。
技術(shù)背景目前常用的鋼絲電鍍電源有硅整流、可控硅整流、低頻脈沖電鍍電源 和普通高頻脈沖電鍍電源四種。其中前三種電源因其效率低已被淘汰或正 被淘汰。現(xiàn)在各鋼絲電鍍廠常用的是普通高頻脈沖電鍍電源。普通高頻脈 沖電鍍電源是由空氣開關(guān)和浪涌保護(hù)電路、三相整流橋電路、低頻濾波電 路、全橋驅(qū)動電路、隔直電容、隔離變壓器、整流電路、電壓\電流采樣電路、采樣信號處理電路、參數(shù)處理電路、PI運(yùn)算電路、脈沖寬度調(diào)制(PWM) 電路、電壓信號采樣電路、電壓信號處理電路、報警保護(hù)電路、顯示電路 和輔助電源電路組成(見附圖l)。其中的采樣信號處理電路、參數(shù)處理電 路、PI運(yùn)算電路、脈沖寬度調(diào)制(PWM)電路、電壓信號處理電路和報警 保護(hù)電路均為模擬電路。在模擬電路中，無法實(shí)現(xiàn)計(jì)算功能。故普通高頻 脈沖電鍍電源無法根據(jù)要求自動計(jì)算輸出最佳電鍍用電流以及帶來調(diào)整電 源輸出脈沖頻率的不方便性。尤其對斷絲、電鍍槽電極短路、陽極金屬塊 不足無法識別并給出報警信號，故需安排人員進(jìn)行不定時檢查電鍍線；由 于普通高頻脈沖電鍍電源在使用時需要人員輸入電鍍電流的大小，把握電鍍電流大小是一項(xiàng)困難的工作，而電鍍電流的大小直接影響到鍍層質(zhì)量。 由于電鍍車間存在酸霧，工作環(huán)境比較惡劣。尋找一種智能型電鍍電源是 鋼絲電鍍生產(chǎn)領(lǐng)域非常關(guān)注而又急待解決的問題。 發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種可以根據(jù)要求自動計(jì)算輸出最佳電 鍍用電流、調(diào)整電源輸出脈沖頻率方便、對斷絲、電鍍槽電極短路、陽極 金屬塊可以識別是否用完并給出報警信號的智能型高頻脈沖電鍍電源。本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的 一種智能型高頻脈沖電鍍電源，包 括空氣開關(guān)和浪涌保護(hù)電路、三相整流橋電路、低頻濾波電路、全橋驅(qū)動 電路、隔直電容、隔離變壓器、整流電路、電壓\電流采樣電路、高速A/D 轉(zhuǎn)換電路、DSP和電壓信號采集電路，所述空氣開關(guān)和浪涌保護(hù)電路輸出 端分別與三相整流橋電路和電壓信號采集電路相連，三相整流橋電路與低 頻濾波電路相連，低頻濾波電路與全橋驅(qū)動電路相連，全橋驅(qū)動電路與隔 直電容相連，隔直電容與隔離變壓器相連，隔離變壓器與整流電路相連， 整流電路與電壓\電流采樣電路相連，電壓\電流采樣電路和電壓信號采集電路均與高速A/D轉(zhuǎn)換電路相連，高速A/D轉(zhuǎn)換電路與DSP的16位數(shù)據(jù)總 線端口相連，DSP與全橋驅(qū)動電路相連。本實(shí)用新型是在現(xiàn)有普通高頻脈沖電鍍電源的基礎(chǔ)上，用數(shù)字信號處 理器(Digital Signal Processor) TMS320LF2407(以下簡稱為DSP)代替?zhèn)?統(tǒng)的采樣信號處理電路、參數(shù)處理電路、PI運(yùn)算電路、脈沖寬度調(diào)制(PWM) 電路、電壓信號處理電路和報警保護(hù)電路。DSP特點(diǎn)如下① DSP采用了專用的硬件乘法器和乘法指令以及累加器；② DSP能在單個指令周期內(nèi)完成乘/加法運(yùn)算；③ DSP采用了程序與數(shù)據(jù)分開的哈佛總線結(jié)構(gòu)或修正的哈佛總線結(jié) 構(gòu)，使DSP能在一個時鐘周期內(nèi)完成讀取程序和存取操作數(shù)，大大提高速 度新能； DSP為實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號處理設(shè)置了專門的特使指令；⑤ DSP為滿足FFT、巻積等數(shù)字信號處理的特殊要求，DSP在指令系 統(tǒng)中設(shè)置了 "循環(huán)尋址"和"為倒序"使得尋址、排序的速度大大提高；⑥ DSP片內(nèi)集成了 Flash和雙口 RAM，大大提高了數(shù)據(jù)的讀寫速度；⑦ DSP專門設(shè)置能產(chǎn)生PWM的事件管理器(EV)，用戶可以方便的用來 生成PWM波并完成調(diào)節(jié)死區(qū)等功能。因DSP的上述特點(diǎn)，DSP可實(shí)時響應(yīng)高頻電源PWM的要求和自動計(jì) 算并實(shí)時監(jiān)控電鍍生產(chǎn)，確保工作質(zhì)量。由于本實(shí)用新型采用DSP代替了傳統(tǒng)的模擬電路，故本實(shí)用新型可以 具有如下特點(diǎn)1、根據(jù)要求自動計(jì)算輸出最佳電鍍用電流本實(shí)用新型根據(jù)鋼絲電鍍生產(chǎn)工藝來計(jì)算得出電鍍電源應(yīng)輸出多大的 電流來達(dá)到需要的電鍍層厚度。根據(jù)法拉第(Faraday)電解定律推導(dǎo)得到<formula>formula see original document page 5</formula>其中-":電鍍池中鋼絲的根數(shù)； ":鋼絲直徑，單位毫米； 『鍍層重量，單位(g/m2); v-鋼絲收線速度，單位為米/分鐘； C:電化當(dāng)量C，單位(g/A* H); 電鍍效率2、 由于DSP自帶有PWM輸出接口，對于電源輸出頻率和脈沖占空 比可方便的在DSP程序中設(shè)定。3、 在鋼絲電鍍生產(chǎn)發(fā)生斷絲時，兩電極上的電壓會下降，可根據(jù)電壓 下降量M/的變化規(guī)律，計(jì)算斷絲的根數(shù)。重新確定鋼絲根數(shù)和輸出電流的 大小。4、 電鍍槽兩電極短路時，電鍍液電阻被短路，在一定的電鍍電流下， 電鍍槽兩電極上的電壓瞬間會出現(xiàn)很大的下跌幅度。根據(jù)下跌幅值變化可 以判定電鍍槽兩電極短路。再根據(jù)電壓下跌后的時間來決定是否停止電源 輸出來保護(hù)鋼絲。5、 當(dāng)陽極金屬用完時，電鍍液中的金屬離子越來越少，導(dǎo)電能力越來 越低。在一定的電鍍電流下，電鍍槽兩電極上的電壓會越來越高。可判斷 該電壓上升的量來判定陽極金屬是否用完和決定是否停止電源輸出。本實(shí)用新型是對現(xiàn)有普通高頻脈沖電鍍電源進(jìn)行改良后的到的一種智 能型高頻脈沖電鍍電源。本實(shí)用新型方便電鍍?nèi)藛T的操作，可真正做到電 鍍生產(chǎn)"傻瓜化、智能化"，從而做到簡單操作、提高效率、保證質(zhì)量。讓電鍍生產(chǎn)工人少進(jìn)車間甚至不進(jìn)車間。

圖1為以往普通高頻脈沖電鍍電源電路框圖。圖2為本實(shí)用新型智能型高頻脈沖電鍍電源電路框圖。
具體實(shí)施方式
參見圖2，本實(shí)用新型智能型高頻脈沖電鍍電源，主要由空氣開關(guān)和 浪涌保護(hù)電路、三相整流橋電路、低頻濾波電路、全橋驅(qū)動電路、隔直電 容、隔離變壓器、整流電路、電壓\電流采樣電路、高速A/D轉(zhuǎn)換電路、 DSP、電壓信號采集電路、顯示電路和輔助電源電路組成?？諝忾_關(guān)和浪 涌保護(hù)電路輸出端分別與三相整流橋電路、電壓信號采集電路的輸入端和 輔助電源電路相連，三相整流橋電路輸出端與低頻濾波電路輸入端相連， 低頻濾波電路輸出端與全橋驅(qū)動電路輸入端相連，全橋驅(qū)動電路輸出端與 隔直電容輸入端相連，隔直電容輸出端與隔離變壓器輸入端相連，隔離變 壓器輸入端與整流電路輸入端相連，整流電路輸出端與電壓\電流采樣電路 輸入端相連，電壓\電流采樣電路和電壓信號采集電路的輸出端均與高速 A/D轉(zhuǎn)換電路輸入端相連，高速A/D轉(zhuǎn)換電路輸出端與DSP的16位數(shù)據(jù) 總線端口相連，DSP與全橋驅(qū)動電路和顯示電路相連。三相380V工業(yè)電經(jīng)空氣開關(guān)和浪涌保護(hù)電路連接到三相整流橋電路 輸入端，三相整流橋電路輸出端經(jīng)低頻濾波電路濾波后輸出直流電壓，其 中直流電壓高電平給全橋驅(qū)動電路超前臂開關(guān)管的集電極，直流電壓低電 平給全橋驅(qū)動電路滯后臂開關(guān)管的發(fā)射極，全橋驅(qū)動電路左半橋超前臂開關(guān)管的發(fā)射極引出電信號，經(jīng)隔直電容到隔離變壓器，經(jīng)隔離變壓器原邊 線圈返回到全橋驅(qū)動電路右半橋滯后臂開關(guān)管的集電極。隔離變壓器次級 輸出經(jīng)整流電路整流后輸出高頻直流脈沖電流。電壓\電流采樣電路從輸出的高頻直流脈沖電流中采集電壓/電流信號給高速A/D轉(zhuǎn)換電路，高速A/D 轉(zhuǎn)換電路把模擬量轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)字量給DSP的16位數(shù)據(jù)總線端口。同 時電壓信號采集電路也經(jīng)高速A/D轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成數(shù)字量給DSP的16位 數(shù)據(jù)總線端口。 DSP采集16位數(shù)據(jù)總線端口上的數(shù)據(jù)，經(jīng)程序運(yùn)行處理和 計(jì)算來進(jìn)行PWM波的輸出和進(jìn)行報警、保護(hù)。DSP的事件管理器(EV)根 據(jù)程序計(jì)算結(jié)果產(chǎn)生PWM波給全橋驅(qū)動電路進(jìn)行調(diào)整電源輸出，確保輸 出電流的恒定性。同時EV上有兩個功率驅(qū)動保護(hù)中斷，為功率轉(zhuǎn)換提供 安全保護(hù)。數(shù)據(jù)和報警信號經(jīng)顯示電路來顯示。
權(quán)利要求1、一種智能型高頻脈沖電鍍電源，其特征在于所述電鍍電源包括空氣開關(guān)和浪涌保護(hù)電路、三相整流橋電路、低頻濾波電路、全橋驅(qū)動電路、隔直電容、隔離變壓器、整流電路、電壓\電流采樣電路、高速A/D轉(zhuǎn)換電路、DSP、電壓信號采集電路、顯示電路和輔助電源電路，所述空氣開關(guān)和浪涌保護(hù)電路輸出端分別與三相整流橋電路和電壓信號采集電路相連，三相整流橋電路與低頻濾波電路相連，低頻濾波電路與全橋驅(qū)動電路相連，全橋驅(qū)動電路與隔直電容相連，隔直電容與隔離變壓器相連，隔離變壓器與整流電路相連，整流電路與電壓\電流采樣電路相連，電壓\電流采樣電路和電壓信號采集電路均與高速A/D轉(zhuǎn)換電路相連，高速A/D轉(zhuǎn)換電路與DSP的16位數(shù)據(jù)總線端口相連，DSP與全橋驅(qū)動電路相連。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種智能型高頻脈沖電鍍電源，包括空氣開關(guān)和浪涌保護(hù)電路、三相整流橋電路、低頻濾波電路、全橋驅(qū)動電路、隔直電容、隔離變壓器、整流電路、電壓\電流采樣電路、高速A/D轉(zhuǎn)換電路、DSP和電壓信號采集電路，空氣開關(guān)和浪涌保護(hù)電路輸出端與三相整流橋電路和電壓信號采集電路相連，三相整流橋電路與低頻濾波電路相連，低頻濾波電路與全橋驅(qū)動電路相連，全橋驅(qū)動電路與隔直電容相連，隔直電容與隔離變壓器相連，隔離變壓器與整流電路相連，整流電路與電壓\電流采樣電路相連，電壓\電流采樣電路和電壓信號采集電路均與高速A/D轉(zhuǎn)換電路相連，高速A/D轉(zhuǎn)換電路與DSP相連，DSP與全橋驅(qū)動電路相連。本實(shí)用新型用于電鍍生產(chǎn)可做到簡單操作、提高效率、保證質(zhì)量。
文檔編號C25D7/06GK201169647SQ20072013134
公開日2008年12月24日 申請日期2007年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月13日
發(fā)明者強(qiáng) 吳, 瑜 孔, 軍 王, 胡金蓮, 譚佃龍, 澄 黃 申請人:江蘇法爾勝技術(shù)開發(fā)中心