第29卷第1期 中南民族大学学报(自然科学版) Vol.29No.12010年3月 Jour nal of South-Central U nivers ity for Nationalities (Nat.Sci.Edition) Mar.2010
收稿日期 2010-03-05
作者简介 孙奉娄(1957-),男,教授,研究方向:等离子体物理及等离子体应用技术,E -m ail :plasma @scuec .edu .cn 基金项目 武汉市重点科技攻关计划项目(200761023420)
中频离子氮化脉冲电源的控制电路设计
孙奉娄,陆俊杰
(中南民族大学电子信息工程学院,武汉430074)
摘 要 介绍了自行研制的中频离子氮化脉冲电源的结构.利用UC3825B 设计了中频离子氮化脉冲电源的逆变控制电路,同时设计了一种新的灭弧保护电路.该控制电路已成功用于离子氮化脉冲电源,解决了高频变压器的偏磁问题,保护电路能快速可靠地灭弧,灭弧时间约为2.5L s .关键词 脉冲电源;峰值电流控制;灭弧;保护电路
中图分类号 TM 464 文献标识码 A 文章编号 1672-4321(2010)01-0073-05
Design of Control Cir cuit for Mid -Frequency
Plasma Nitriding Pulse Power Supply
Sun Fenglou ,Lu J unjie
(College of Elect ronics and Infor mation Engineer ing,South-Centr al Univer sity for Nationa lit ies,Wuhan 430074,China)
Abstr act This paper intr oduces the structure of mid-frequency plasma nit riding pulse power supply made by our selves.An inverter cont rol circuit for mid-frequency plasma nitriding pulse power supply is designed by using UC 3825B ,and a new protecting circuit for ar c extinguishing is designed t oo .Exper imental result s demonstr ate that the contr ol circuit has been successfully used in mid -frequency plasma nitr iding pulse power supply .The pr otecting cir cuit ca n extinguish arc quickly and reliably,and extinguishing tim e is about 2.5L s.Keywor ds pulse power supply;pea k cur rent contr ol;ar c extinguishing;pr otecting cir cuit
离子氮化作为一种有效的钢铁及合金表面强化技术在工业领域已经得到广泛的应用.当前最常采用的供电电源为直流脉冲电源.脉冲电源较传统的直流电源在抑制弧光放电、节约能源等性能都有很大的改善[1]
.本文利用U C3825B PWM 芯片设计了频率为50kHz 的中频离子氮化脉冲电源的逆变控制电路.电源输出参数为:输出电压0～1000V 可调,输出功率20kW,输出脉冲频率50kHz,占空比25%～80%可调.
1 主电路结构
设计的脉冲电源的主电路结构如图1所示.主电路分为2个主要部分:调压电路与逆变电
路;调压电路通过三相半控整流进行电压的调节,电压调节范围为0～500V;逆变电路为前级可调电压经过IGBT 组成的桥逆变,经由纳米晶软磁材料磁芯绕制的高频变压器再经高频整流电路整流后输出.
2 逆变控制电路设计
考虑到全桥逆变电路中变压器存在的偏磁问题,本电源的逆变电路控制方式设计为峰值电流控制模式[2].逆变控制电路由PWM 芯片UC3825B 及其外围电路组成,包括斜坡补偿电路、尖峰消隐电路、占空比调节电路、过流保护电路以及灭弧控制电路.
图1 脉冲电源结构图
Fig .1 Stru cture of p ulse power supply
2.1 U C3825B 芯片介绍
UC 3825B 内部电路如图2所示.它主要由高频振荡器、PWM 比较器、限流比较器、过流比较器、基准电压源、故障锁存器、软启动电路、欠压锁定、PWM 锁存器.可用作电压型或峰值电流型控制器.管脚1、2分别是误差放大器的反向和正向输入端;3脚为误差放大器的输出端,可用作相位调整和增益控制,同时3脚的电压还受到软启动电路的控制,当芯片软启动时,降低3脚的电压幅值,从而限制触发脉冲;4脚为CLK/LEB 端,可用作与外部电路的同步信号,还可对地接一只小电容用作尖峰消隐电路;5、6脚分别用于接振荡电阻和振荡电容;7脚为斜坡
补偿端,用作峰值电流控制时进行斜坡补偿设置;8
脚为软启动端;9脚为ILIM 电流限制端,当端口电压大于1V 且小于1.2V 时,只是关闭当前输出脉冲,具有逐脉冲限流;当端口电压大于1.2V 时,关闭输出脉冲并进入软启动,直到8脚电压高于1.25V 时才会有输出脉冲;10脚为地;11、14脚为两路互补脉冲输出端;12脚为脉冲输出功率地,该脚与10脚的地在进行PCB 布线时应特别注意,稍有不慎可能导致芯片无脉冲输出;13脚VC 端为输出脉冲电源;15脚VCC 端为芯片电源;16脚VREF 端为芯片5.1V 基准电压输出端[3]
.
图2 U C 3825B 内部电路Fig .2 Internal circuit of UC 3825B
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中南民族大学学报(自然科学版)第29卷
2.2 基本外围电路设计
UC 3825B 外围电路如图3所示.
UC3825B PWM 芯片自身具有前沿消隐功能,在4脚CLK/LEB 与地之间接一个电容C20,即可实现电流前沿消隐,将开通时的采样电流尖峰滤除,可
以避免尖峰引起的误关断,消隐的时间可以通过调节电容的大小来实现.电容的值可通过下式求得:T LEB =0.5RC ;式中T LEB 为前沿消隐时间,可根据实测的电流波形估算得到,R 为芯片内部电阻(10k 8)
.
图3 UC 3825N 外围电路Fig .3 Peripheral circuit of UC 3825B
图3中R50、R51、R27与Q2构成斜坡补偿电路,它们组成一个射级跟随器,目的在于增大补偿电路的等效阻抗,从而减小其对振荡电路工作频率的影响[4];R50与R51的上拉分压使CT 耦合到三极管Q2基极的信号高于其导通门槛电压,在占空比很小时也能连续调节.脉冲电源输出的占空比是通过误差放大器来实现的.D-SET 为占空比给定端,Pin14脚经过时间常数很大的滤波环节变为直流电压作为占空比反馈,R21、R22、C16、C17构成PI 调节器.
图3中Is 为逆变电路原边母线电流采样信号,为直流脉冲信号;它与斜坡补偿电路、误差放大器构成峰值电流控制模式,另外经过时间常数较小的RC 滤波后至芯片的ILIM 端,进行逐个脉冲峰值电流保护.2.3 灭弧保护电路设计
采弧电路的原理是利用罗果夫斯基线圈将感应到的输出母线的电流变化率转变为电压信号[5].如图4所示,罗果夫斯基线圈T 1的原边A 、B 为负载母线,次边接D3为半波整流二极管,R11、C4组成滤波电路.当负载母线的电流波动时,T 1的次边会有感应电压信号输出,且电流变化率越大,电压幅值越大.弧光放电时,负载电流以很大的电流上升率迅速增大,T 1
次边输出相应幅值的电压.
图4中CD4528为双单元的单稳态触发芯片,管脚1到管脚7为其中一个单稳态的引脚,管脚9到管脚15为另一个单稳态的引脚,管脚8、16分别为芯片的地和电源;Pin11、Pin14通过二极管D1、D2或后,作为脉冲电源的脉冲输出同步信号,利用其上升沿触发产生一延迟的脉冲,连接到另一单稳态的CD 端即管脚13;当13脚为高电平时12脚触发失效,这就可以避免由正常输出脉冲上升沿引起地误触发.这个时间主要根据输出脉冲电流的正常上升时间以及PWM 信号与输出电流信号之间的延时来决定,然后通过调节R15、C12的值得到.
当采弧电路采到打弧信号以后,经过RC 滤波,为防止有的弧过大而转变为电压后其幅值高于VDD 以至损坏CD 4528,用D 8、D 9将其电压幅值箝位在0～VDD 之间;当其值达到触发电位,单稳态立即产生一个shutdown 信号去封锁PWM 脉冲.该脉冲时间通过调节C 14、R 16的值设定.针对本电源的特殊应用,我们将打弧保护方式设置为:在弧较少时只封锁3～5个输出脉冲周期,在弧较多时进入软启动“打嗝”保护.我们将灭弧保护时间设置为PWM
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第1期 孙奉娄,等:中频离子氮化脉冲电源的控制电路设计
芯片的振荡周期的2～3倍,并且根据软启动电容内部充电电流为9L A ,放电电流为250L A ,设置合适
的软启动电容值,使其放电时间与灭弧保护时间相配合以达到所需要的保护效果
.
图4 灭弧电路
Fig.4 Arc extingu ishing circuit
3 实验结果分析
在电源调试成功后,经过带实验炉体负载,对关键点波形测试,如图5所示
.
(a )负载峰值电流为20A 波形 (b )s hutdown
与负载电流波形
(c)采弧信号与负载电流波形(无弧) (d)采弧信号与负载电流波形(有弧)
图5 实验波形
Fig .5 Experimen tal waveform s
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其中(a)图为负载峰值电流为20A,占空比为80 %时的波形;(b)图中CH1为负载电流,CH2为shutdown信号;在弧少时,经过打弧封锁输出后,以较小的占空比输出脉冲;(c)图中CH1为负载电流波形,CH2采弧电路输出波形;它是由正常输出脉冲的上升沿引起,所以没有触发shutdown信号,电源正常输出;(d)图中CH1、CH2与(c)相同,它显示了在采到真正的打弧信号以后输出电流被封锁;从图中可以得知从采到打弧信号到封锁输出脉冲的延时约为2.5L s.
4 结语
设计的离子氮化脉冲电源控制电路能很好地满足离子氮化的需求;同时电源具有体积小、重量轻、耗材省、效率高的特点.设计的快速灭弧电路灭弧快,性能优于现有脉冲电源,大大减少了氮化过程中的打弧、过流等大电流冲击,达到了较好的保护效果.
参 考 文 献
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(上接第67页)
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第1期 孙奉娄,等:中频离子氮化脉冲电源的控制电路设计
离子氮化技术现状与发展趋势 陈立奇，朱文明 （1江苏丰东热技术股份有限公司，江苏，大丰，224100；） 摘要：通过分别介绍离子氮化的热处理设备、技术人员、产品结构、工艺流程以及该技术对环境的影响综述了国内外离子氮化热处理技术现状，最后针对国内外的研究现状提出离子氮化热处理技术方面的未来发展方向。 关键词：离子氮化；等离子热处理 The Development Tendency and the State of Plasma Nitride Chen Li-qi,Zhu Wen-ming (1Jiangsu fengdong thermal technology Co,Ltd,Jiangsu,Da feng,224100) Abstract:The state of Plasma Nitride technology of domestic heavy forgings was overviewed in this paper,such as f Plasma Nitride equipment,the technical personnel,the product structure, process and impact of Plasma Nitride on environment.And based on the domestic research status of Plasma Nitride,the research development tendency in the future is also put forward. Keywords:Plasma Nitride,Plasma heat treatment 0前言 离子氮化属于等离子热处理的范畴，也是渗氮化学热处理中的一种。它是利用稀薄气体辉光放电形成活性氮离子，在直流电场中对工件进行热处理的一种表面改性技术。相比于气体渗氮，离子氮化具有清洁无公害、渗速快、节能省气、畸变小、渗层组成可调、处理温度范围广（从380-850℃）等优点，已被广泛用于碳素结构钢、合金结构钢、工模具钢、不锈钢、球墨铸铁、灰口铸铁、钛合金、粉末冶金等材料的表面强化[1,8-12]。 1离子氮化设备 离子氮化设备一般包括电气控制系统、真空炉体、渗剂气体配气系统、真空产生和维持系统、真空测量及控制系统、测温及控温系统等部分组成。离子氮化设备应配备有电压、电流、温度、真空度及气体流量的测量指示仪表，对这些参数应能进行控制和记录。现在发展趋势是使用斩波器及IGBT逆变型脉冲电源。电气系统大多采用三相半控2组桥串联负边调压的可控硅整流电路，输出0-1000V连续可调的直流电源。国内正逐步推广使用脉冲电源式离子氮化炉，其核心是直流斩波器。脉冲电源是指提供的电压、电流是具有一定周期的近似方波的脉冲，工作频率固定，而脉冲宽度可调。根据不同工件,可适当调整脉冲宽度,以达到清洗工件及保护工件表面的作用[1]。
摘要 随着科学技术的发展以及提高我国国防能力的需要，对军事设施的技术改造已被列为军事技术改造中的重点。中频电源指输出频率为400Hz的电源，它可以为动力系统及导航与武备系统供电。传统的400Hz中频电源体积大，输出波形不稳定。本文所设计的400Hz中频电源通过整流电路、逆变电路、积分电路、放大电路和检波电路及控制其最后的输出电压，实现了电压的稳定输出，具有体积小、功率大和波形无失真等优点，有着广泛的用途和良好的发展前景。 关键词：中频电源，PWM调制，输出变压器
电力电子装置及系统课程设计任务书 一、课程设计的目的 通过电力电子装置及系统的课程设计达到以下几个目的： 1、培养学生文献检索的能力，特别是如何利用Internet检索需要的文献资料。 2、培养学生综合分析问题、发现问题和解决问题的能力。 3、培养学生运用知识的能力和工程设计的能力。 4、培养学生运用仿真工具的能力和方法。 5、提高学生课程设计报告撰写水平。 二、课程设计的要求 1. 题目 题目：中频电源电路设计 主要技术数据 ●输入电压：三相360V～400V，50Hz±5% ●输出电压：单相，220V±2%，400Hz±0.5% ●输出功率：4kW ●输出电流：22A ●功率因数：0.8 二、课程设计的要求 1. 题目 题目：中频电源电路设计 主要技术数据 ●输入电压：三相360V～400V，50Hz±5% ●输出电压：单相，220V±2%，400Hz±0.5% ●输出功率：4kW ●输出电流：22A ●功率因数：0.8 ●效率：85% 设计内容： ●主电路设计和参数选择 ●控制系统及辅助电源电路设计 ●电路仿真分析和仿真结果
数字电子技术基础 实验报告 题目：实验三时序电路设计 小组成员： 小组成员：
实验三时序电路设计 一、实验目的 1.熟悉使用QuartusⅡ软件内嵌函数，实现脉冲信号； 2.了解掌握实验开发板上数码管和LED部分 3.强化对74161二进制计数器、7447七段译码器、74194移位寄存器的理解和应用。 二、实验要求 要求1：参照参考内容，用QuartusⅡ软件内嵌函数ipm_counter 实现50M分频，输出频率为1Hz秒脉冲信号，用实验板上绿色LED灯观察。 要求2：参照参考内容中数码管显示控制电路设计方法，用74161二进制计数器、7447七段译码器和若干门电路，用原理图输入方法实现一个七段数码管上显示0、1、2、3、4、5、0、2、4、1、3、5。 要求3：参照参考内容，用74161二进制计数器、74194移位寄存器和若干门电路，用原理图输入方法实现彩灯控制器电路设计。 验收要求：将要求2和要求3同时在电路上实现，验收时能够说明电路设计的原理。 注：如果电脑软件出现Megafunction无法启用，可利用绑定按键开关作为时钟信号，验收时需要演示波形仿真结果。 三、实验设备 （1）电脑一台； （2）数字电路实验箱； （3）数据线一根。 （4）EDO实验开发板一个 四、实验原理 要求1:（1）用QuartusⅡ软件内嵌函数ipm_counter实现50M分频，
输出频率为1Hz秒脉冲信号，并用实验板上绿色LED灯观察。 要求2： （1）74161二进制计数器实现输出序列逻辑；
（2）7447七段译码器驱动七段译码管，共阳极数码管显示； （3）经过卡诺图化简实现码制转换所需序列； 要求3： （1）74161二进制计数器实现输出序列逻辑，同上； （2）四位双向移位寄存器，具有左移，右移、保持、等功能。
中频电炉使用说明书KMPS-500KW-500Kg 江门市江海区宏进中频电炉有限公司 电话：0750-3821039 传真：0750-3895308 地址：江门市江海区滘头新星新基里5号之一厂房
中频无铁芯感应电炉 一、用途 本设备采用KMPS全集成最新控制电路可控硅中频电源的感应加热，广泛用于精铸、精炼黑色金属及熔炼铜铝锌铟等有色金属。 二、工作条件 1．环境温度摄氏5度—摄氏40度； 2．相对温度不超过90%摄氏度； 3．安装高度，不超过海拔1000米； 4．周围无导电性尘埃腐蚀气体； 5．周围无爆炸危险和剧烈振动； 6．冷却水温度在摄氏5度—摄氏30度，水质硬度不超过8度，混浊度不大于5度，酸碱度PH值在6.5—8.5范围内； 7．三相电源电压波动不大于±5%； 三、技术参数 四、结构简述 1．本设备由炉体、汇流母排、中频电源装置、水冷装置四个部分组成。2．炉体由炉壳、感应圈、炉衬三个主要部分组成，炉壳用非磁性材料制成、感应线圈由矩形空心紫铜管绕制成螺旋状简体，管内熔炼时通冷却水。3．中频电源是利用可控硅整流元器件把三相工频变换成单相中频的静止变装
置，由整流器逆变器主回路、过流、过压、欠水压保护系统，补偿电容器等组成。 五、结构简述 1．本设备的布置可根据使用单位的车间面积工艺流程按照地基图施工安装。2．炉体的安装，必须先按炉体安装基础图筑好基础，注意左右及前后的平衡。3．中频电源安装接上三相四线叫源进线应为185平方，零线10平方。 4．水冷系统接好各进水管和回水管接通中频电源，中频电源进水压力调节至 1 公斤/厘米，感应器进水压力调节至2.5—3公斤/厘米，检查所有冷却系 统水路是否畅通，并排除各连接处、渗水、漏水现象。 六、维修及注意事项 1．必须经常检查各导电系统的接触部分是否良好。 2．炉体外壳连接处在操作过程中防止金属接触形成短路环。 3．在熔炼过程中严禁断水，因此除正常水源外还须增设水塔或备用水泵，当炉衬太薄或其它事故发生需要停炉维修或处理事故时亦应保持水流畅通。4．熔炼过程中应随时注意感应器出水温度和水压使水压保持2～3公斤左右出水温度保持在55度左右。 5．熔炼过程中经常观察炉衬状态，并经常在钢水倒空以后对炉衬各部分进行详细检查，发现有严重侵蚀及裂纹情况应立即采取措施停炉进行修补。 安全注意事项 1．中频炉感应线圈在工作时严禁人员接触，水冷电缆冷却水均有漏电压，能危及人的安全，工作时也不能与其接触。因此，所有这些部位应用木栅栏将其围好，防止人员靠近。 2．感应器是带电体，因此，筑坩埚材料不能含有任何导电材料，如金属、石墨粉等；而且钢水绝不能接触感应器，否则对操作人员将会带来生命危险。3．炉前操作时，炉面板上必须放置干燥木板，操作者应站在木板上，木板上应放绝缘橡胶皮，手戴电焊手套，脚空绝缘鞋，保证操作者的安全。 4．水冷电缆，输水胶管，工作时勿与地面接触，使其保持良好的绝缘状态。5．电路的通水路和中频炉等带电设备维修时应停止供电方可进行。 6．冻炉在重新熔化时，炉体应倾斜30度左右，中频电源功率从10%去起逐步增加，待感应器周围钢水熔化后方可满功率运行。在熔炼过程中，人不能站在中频炉周围，防止意外爆炸事故发生。 7．中频机外壳、电容柜、炉台、减速器和炉脚均保持接地，用10㎜铁元连接，要求接触电阻小于10Ω
电力电子技术课程设计 题目中频加热电源主电路设计 学院 专业班级 学号 学生姓名 指导老师
目录 1 设计内容和设计要求 (3) 1.1 设计内容 1.2 设计要求 2 中频加热电源 (4) 2.1 中频加热电源基本原理 2.2 中频加热电源基本结构 3 整流电路的设计 (6) 3.1 整流电路的选择 3.2 三相桥式全控整流电路 3.3 整流电路参数计算 4 逆变电路的设计 (10) 4.1 逆变电路的选择 4.2逆变电路参数计算 5 保护电路的设计 (14) 5.1过电压保护 5.2 过电流保护 6 设计结果分析 (18) 6.1 仿真结果 6.2 主电路原理图 6.3 结果分析 7 设计心得体会 (23) 8 参考文献 (24)
1 设计内容和设计要求 1.1 设计内容 1) 额定中频电源输出功率PH=100kw，极限中频电源输出功率 P HM=1.1 P H=110kW； 2) 电源额定频率f =1kHz； 3) 逆变电路效率h=95% 4) 逆变电路功率因数：cosj =0.866，j =30o； 5) 整流电路最小控制角amin =15o； 6) 无整流变压器，电网线电压UL=380V； 7) 电网波动系数A=0.95～1.10。 1.2 设计要求 1) 画出中频感应加热电源主电路原理图； 2) 完成整流侧电参数计算； 3) 完成逆变侧电参数计算； 4) 利用仿真软件分析电路的工作过程； 5）编写设计说明书，设计小结。
2 中频加热电源 2.1 中频加热电源基本原理 感应加热利用导体处于交变的电磁场中产生感应电流，即涡流，所形成的热效应使导体本身发热。根据不同的加热工艺的要求，感应加热采用的电源的频率有工频（50HZ），中频（60-10000HZ），高频（高于10000HZ）。感应加热本身的物体必须是导体，感应加热能在被加热物体内部直接生热，因而热效率高，升温速度快，容易实现整体均匀加热或局部加热。 感应加热利用交流电建立交变磁场涡流对金属工件进行感应加热，基本工作原理如图1，A为感应线圈，B为被加热工件，若线圈A 中通以交流电流i1，则线圈A内产生随时间变化的磁场，置于交变磁场中的被加热工件B要产生感应电动势e2，形成涡流i2，这些涡流使金属工件发热，因此，感应加热是靠感应线圈把电能传递给要加热的金属工件，然后在金属工件内部转换成热能，感应线圈与被加热工件不直接接触，能量是通过电磁感应传递的。
数字电路时序分析 1数字电路时序分析 前面介绍了对器件之间的互连系统进行建模所需要的知识，包括对信号完整性的详细分析并估算了由于非理想因素引起的时序变化。但是要正确设计一个数字系统还需要使系统中器件之间可以互相通信，涉及到的内容主要是设计正确的时序，保证器件的时钟/锁存信号与数据信号之间保证正确的时序关系，满足接收端要求的最小建立和保持时间，使得数据可以被正确的锁存。 在本章中将会介绍共用时钟总线（common-clock）和源同步总线（source synchronous）的基本的时序方程。设计者可以利用时序方程来跟踪分析影响系统性能的有时序要求的器件，设置设计目标，计算最大的总线频率和时序裕量。 1.1. 共用时钟定时（common-clock timing） 在共用时钟总线中，总线上的驱动端和接收端共享同一个时钟。图8.1为一个共用时钟总线的例子，是处理器与外围芯片之间的总线接口，由处理器向外围芯片发送数据。图中还示出了位于每一个输入输出单元（I/O cell）的内部锁存器。完成一次数据传输需要两个时钟脉冲，一个用于将数据锁存到驱动端触发器，另一个用于将数据锁存到接收端触发器。整个数据传输过程分为以下几个步骤： 图8.1 共用时钟总线示意图 a．处理器内核产生驱动端触发器的有效输入D p。
b．系统时钟（clk in）的边沿1由时钟缓冲器输出并沿着传输线传播到处理器用于将驱动端触发器的输入（D p）锁存到输出（Q p）。 c．信号Q p沿着传输线传播到接收端触发器的输入（D c），并由第二个时钟边沿锁存。这样有效数据就在外围信号的内核产生了。 基于前面对数据传输过程的分析，可以得到一些基本的结论。首先，电路和传输线的延时必须小于时钟周期，这是因为信号每次从一个器件传播到另一个器件需要两个时钟周期：第一个周期——驱动端触发器将数据锁存到输出（Qp），第二个周期——接收端触发器将输入数据锁存到芯片内核。由电路和PCB走线引起的总延时必须小于一个时钟周期，这一结论限制了共用时钟总线的最高理论工作频率，因此设计一个共用时钟总线时必须考虑每部分的延时，满足接收端的建立和保持时间（建立和保持时间是为了保证能够正确地锁存数据，数据应该在时钟边沿来到之前和之后必须保持稳定的最小时间，这两个条件必须满足）。 1.1.1.共用时钟总线的时序方程 图8.2的时序图用于推导共用时钟总线的时序方程，每个箭头都表示系统中的一个延时，并在图8.1中已表示出来。实线表示的定时回路（timing loop）可用于推导建立时间时序裕量的计算公式，虚线表示的定时回路可用于推导保持时间时序裕量的计算公式。下面会介绍如何使用定时回路来得到时序方程。 图8.2 共用时钟总线的时序图 时延分为三个部分：T co、飞行时间（flight time）和时钟抖动。T co为时钟有效到数据输出有效的时间；飞行时间（T flt）是指PCB上传输线的延时；时钟抖动
临沂神州电炉有限公司生产技术部 IGBT系列中频感应熔化炉 通 用 使 用 说 明 书
临沂神州电炉有限公司生产技术部 成都亚峰炉业有限责任公司 目录 第一部分：中频感应熔化炉技术说明------------------------- 3 第二部分：中频感应炉炉体使用说明------------------------- 4 第三部分：KGPS中频电源使用说明书----------------------13 第四部分：操作说明及维护手册------------------------------ 24 第五部分：产品执行标准及运行条件--------------------- ---28 第六部分：中频炉系统安装说明------------------------------ 29 第七部分：附图 1、电气原理图 2、主控板原理图 六脉波中心智能控制板
临沂神州电炉有限公司生产技术部 十二脉波中心智能控制板 第一部分中频感应熔化炉技术说明- 一、技术参数 1、中频熔化炉主要技术参数：
2、设备运行要求： 海拔高度：＜3000m 环境温度：5-42℃ 相对温度：＜90%（平均温度不低于20℃） 环境要求：周围无导电尘埃，爆炸性气体及严重破坏金属和绝缘的腐蚀性气体无明显的震动和颠簸 安装方式：户内 二、控制技术特点简介 1.为并联逆变器研制开发的第五代智能控制器，已广泛应用于各种金属的熔炼、保温及感 应加热设备的电源控制。 2.控制器为单板全集成控制板，采用数字触发，具有可靠性高、精确性高及调试容易，继 电元件少。 3.先进的扫频式类它激、零电压启动技术，启动成功率达100%。 4.逆变控制参考美国（ABB、pillar、Ajax）公司、日本富士电机等国外先进控制技术。 自行开发的逆变控制技术，具有极强的抗干扰能力。 5.自动跟随负载变化，运行时具有非故障性的自动再启动功能以及功率自动调节功能。 6.具有理想的限流、限压，特有的关断时间或逆变角控制，保证设备可靠运行。 7.具有完善的多级保护系统（水压、缺相、欠压、过流、过压、关断时间、直通、操作联 锁等）。 8.具有较高的变频效率1000 Hz及以下大于96%。 第二部分中频感应炉炉体使用说明 一、结构简介 1.炉体部分 中频炉机械部分由炉体、水电引入系统、倾炉装置等组成。 1.1炉体
本技术是我 阴极下降 电压降 等离子区 工件处理表面 炉壁 离子 Fe + N Fe 2N N F N Fe 3N N Fe 4N N ε相 γ‘ 相 α Fe 电子 吸附
图2 H13钢试样离子复合处理渗层与普通离子氮化渗层的X 射线衍射曲线对比 2. 离子轰击（氮化）处理工艺特点 2.1采用本工艺能够在同一工件上获得基体性能与表面性能的良好配合，渗层表面既硬以韧。耐磨损的表层紧密结合在基体上。 2.2在处理过的工件表面所的表层质地致密。强韧性能兼备。优于诸如气体氮化，气体软氮化或液体软化等常规方法处理的工件。由图2和图3表明，采用本工艺处理的工件可克服渗层疏松，性脆，硬度强度过大，与基体的结合差等“弊病”。 2.3经本工艺处理的工件能保持良好的表面光洁度，并且能够保持很高和变形量小。 2.4能够处理具有窄缝工作带的铝型材模具，目前，国内离子氮化处理深度窄缝的能力一般在1.5毫米以上，而国外处理挤压模具窄缝的能力可达0.8毫米以上，我院的离子处理窄缝能力已经达到国际先进水平，且本工艺重复性好。 2.5渗层的组织与性能可控制，温度均匀性好。模具工作带硬度提高幅度大，Hv0.3 1000～1200。 2.6本工艺处理过的H13钢试样的耐靡性能为未处理试样（淬火、另回火状态）的5～38倍，而摩擦力矩仅为未经处理试样的六分之一。 2.7经本工艺处理后，铝型材挤压模具的平均使用寿命可提高3～7倍，同时改善了铝合金型材的表面质量，深受用 户好评。 2.8本工艺适合对长轴类工件表面进行 离子轰击表面强化处理，诸如，长度为 3.3米，厚度4毫米，宽160毫米的淀粉机械刮刀和长轴类部件35CrMo 钢、 42CrMo 钢和38CrMoAl 钢制高精度大型瓦楞辊和38CrMoAl 钢制塑料螺杆的表面硬化处理。经本技术表面强化处理后，可大幅度地提高其硬度和耐磨性 能。特别是直径为300毫米，长度为3米的35CrMo 钢制高精度大型瓦楞辊，运用国内首次采用的吊挂式自由垂直阴极技术进行表面离子强化处理，经处理后，瓦楞辊辊身中高齿顶母线变形量小于0.01毫米，解决了长轴类高温热处理的变形难题。（见表1、图4）。 3. 离子轰击（离子氮化）设备 我院拥有大功率炉体高达5.5米，直径为1米的LHQ－150D 型和LCH－120型两台吊挂式离子轰击强化炉，可对长轴类φ600毫米，长为3.5米工件进行表面强化处理；还有一台堆放式的LD2－50A 离子轰击炉，其炉体直径为1.4米，宜进行堆放式处理的工件，诸如挤压铝型模具、钛合金平板阀阀板和阀座等进行表面氮化处理，并借助我院拥有的先进的日产Ja－50电子探针和日产X 射线衍射仪、金相显微镜和各种硬度计等测试手段、对经本技术表面处理的工件进行检测分析，以便保质保量交给用户使用， 4. 近年来，用本技术我院承担的研究、开发课题 4.1钛及常用钛合金离子氮化新工艺1982年冶金部三等奖，广东省科技成果三等奖 4.2新型耐靡耐蚀材料离子氮化钛合金密封副研究 中国有色总公司三等奖 4.3BLTi－32－200型钛泵的研制 1984年辽宁省优秀科技成果三等奖 本工艺 F e 3N (100) 普通离子氮化工艺 F e 3N (100 ) 17 20
IGBT中频电源的节能优势 我国是铸造大国，铸铁件年产量几年来均居世界各国之首位，而其能耗在成本中所占比例却比工业发达国家高出2—3倍，冲天炉的能耗占了其中的大部分。主要原因是小容量冲天炉所占比例太大，而其中采用烟尘净化和余热回收装置的微乎其微，实现高水平熔炼和计算机控制的更少了。我国铸铁生产车间一万多个，每个车间年平均产量不足1000t，冲天炉开炉时间短。在冲天炉结构方面，由于我国铸造厂点过多，限制了大容量冲天炉的使用。由于产量低，效益差，限制了性能优越的现代化冲天炉及其配套设备的采用。操作不当不但对冲天炉性能造成不良影响，也是增加冲天炉能耗和环境污染的重要原因，在我国为数众多的小容量冲天炉上，更是普遍存在的现象。中频技术应用于铸造行业给铸造推广高质量、高效率、节能环保、低碳的中、高频科技技术应用与中国的铸造行业，是保持中国铸造业可持续发展的一项重大举措。与传统的冲天炉熔炼相比，中频技术应用于熔炼、精铸诠释了科技的力量。 中频感应电炉经历了两次根本的变革，第一次变革源于20世纪60年代后期开发的晶闸管静态变频电源，第二次源于20世纪70年代中期开发的逆变变频及其控制技术。这样使中频感应电炉的优越性得以充分的发挥。随着大功率晶闸管变频电源的开发和可靠性的提高，中频感应电炉正在逐步替代工频感应电炉而在铸造业获得愈来愈广泛的应用。 中频电源的基本工作原理,就是通过一个三相桥式整流电路,把50 Hz的工频交流电流整流成直流,再经过一个滤波器(直流电抗器)进行滤波,最后经逆变器将直流变为单相中频交流以供给负载,所以这种逆变器实际上是一只交流—直流—交流变换器,其基本线路如图： 中频炉的感应加热原理，它是利用电磁感应原理将电能转变为热能，当交变电流i感应线圈时，感应线圈便产生交变磁通Φ，使感应中的工件受到电磁感应而产生感应电动势e。 感应电动势e = dΦ/dt 如果磁通Φ是呈正弦变化的，即Φ = -Φm sinwt 则 e = -dΦ/dt=-Φm sinwt E的有效值 E=4.44ｆΦM (伏) 感应电动势E在工件中产生电流I, i使工件内部开始加热，其焦耳热为； Q=0.24I2Rt I--工件中感应电流的有效值（安） R--工件电阻（欧）； t—时间（秒） 中频电源从最初的发展到今天应用于铸造行业，电源种类从原理上可以分为两类，一传统的可控硅中频
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[浏览次数：2722次]电源时序控制器 电源时序控制器广泛用于电器设备供电电源的自动控制系统。它精确地监控电压，以正确的时序进行上电和断电同时确保每个电压轨道之间的正确延时。随着更新、更小工艺几何尺寸的出现，它被设计的越来越精确，目前有4路以上的有8路、16路等电源时序控制器。 目录 ?电源时序控制器的特性 ?电源时序控制器的作用 ?电源时序控制器的参数 ?电源时序控制器的特性 o 1.提供多路电源每组电源自动延时1秒，对受控的设备起保护作用，确保整个系统的稳定工作每个独立的分组插座允许最大的. ?电源时序控制器的作用 o 1.输入电源220~~50HZ 输入通道数8路 2.电源输入端口火线零线地线3*4mm2三芯同轴线 3.电源输出接口8*标准美式电源插座（10A/250VAC） 4.通道负载输出单通道最大输出20A 整机最大输入负载50A 5.开关器件继电器30A/250V AC nom 6.控制输入2*RS232串口（一个输入，一个级联） 7.使用控制接面四键通道控制按键8*通道选择LED指示灯 8.8*通道状态LED指示灯 9.温度范围-5度至+40度 10.湿度范围：0至90%RH 11.尺寸45mm*483mm*150mm(高*宽*深) 12.重量2KG ?电源时序控制器的参数 热门词条: 线束连接器聚光灯电阻式传感器IC卡读写器变频器专用进线电抗器平行耦合带通滤波器无线粮情测控系统多普勒超声流量计 本页面信息由华强电子网用户提供，如果涉嫌侵权，请与我们客服联系，我们核实后将及时处理。 上一篇：低压差线性稳压器 下一篇：网络电源控制器 收藏此页|推荐给好友|更多精彩 分享到：
辽宁石油化工大学课程设计 信控学院电气工程及其机动化专业电气1103班 题目中频电源主电路设计 学生 指导老师
二零一一年六月课程设计任务书
目录 1.1 课程设计的题目 (1) 1.2 设计思想及内容 (2) 1.3 主电路原理图 (6) 1.4 元器件清单 (7) 1.5 设计总结 (8) 参考文献 (8)
电力电子技术课程设计 1.1课程设计的题目 1.原始数据及资料： （1）额定中频电源输出功率P H=100kW，极限中频电源输出功率P HM=1.1P H=110kW； （2）电源额定频率f =1kHz； （3）逆变电路效率h=95%； （4）逆变电路功率因数：cos j =0.81，j =36o； （5）整流电路最小控制角a min=15o； （6）无整流变压器，电网线电压U L=380V； （7）电网波动系数A=0.95~1.10。 2.设计要求 （1）画出中频感应加热电源主电路原理图； （2）完成整流侧电参数计算； （3）完成逆变侧电参数计算。
1.2 设计思想及内容 1.设计思想 中频电源装置的基本工作原理，就是通过一个整流电路把工频交流电变为直流电，经过直流电抗器最后经逆变器变为单相中频交流电供给负载，所以中频电源装置实际上是交流电-直流电-交流电-负载。 2．设计内容： 一．整流电路的设计 1.整流电路的选择： 本设计不用整流变压器而直接由380V三相交流接入再整流为直流电源。常用的三相可控整流的电路有○1三相半波○2三相半控桥○3三相全控桥○4双反星形等。 三相全控桥整流电压脉动小，脉动频率高，基波频率为300Hz，所以串入的平波电抗器电感量小，动态响应快，系统调整及时，并且三相全控桥电路可以实现有源逆变，把能量回送电网或者采用触发脉冲快速后移至逆变区，使电路瞬间进入有源逆变状态进行过电流保护。 三相全控桥式可控整流电路与三相半波电路相比，若要求输出电压相同，则三相桥式整流电路对晶闸管最大正反向电电压的要求降低一半；若输入电压相同，则输出电压比三相半波可控整流是高一倍。而且三相全控桥式可控整流电路在一个周期中变压器绕组不但提高了导电时间，而且也无直流流过，克服了三相半波可控整流电路存在直流磁化和变压器利用率低的缺点。 从以上比较中可看到：三相桥是可控整流电路从技术性能和经济性能两方面综合指标考虑比其他可控整流电路有优势，故本次设计确定选择三相桥式可控的整流电路。因为电源额定频率f为1KHZ,所以三相桥式可控整流电路中的晶闸管选择快速晶闸管。
实验报告 课程名称：数字电路实验第8 次实验实验名称：同步时序电路逻辑设计 实验时间：2012 年 5 月29 日 实验地点：组号 学号： 姓名： 指导教师：评定成绩：
《数字电路与系统设计》实验指导书 1 一、实验目的： 1．掌握同步时序电路逻辑设计过程。 2．掌握实验测试所设计电路的逻辑功能。 3．学习EDA软件的使用。 二、实验仪器： 三、实验原理： 同步时序电路逻辑设计过程方框图如图8-1所示。
《数字电路与系统设计》实验指导书 2 图8-1 其主要步骤有： 1．确定状态转移图或状态转移表 根据设计要求写出状态说明，列出状态转移图或状态转移表，这是整个逻辑设计中最困难的一步，设计者必须对所需要解决的问题有较深入的理解，并且掌握一定的设计经验和技巧，才能描绘出一个完整的、较简单的状态转移图或状态转移表。 2．状态化简 将原始状态转移图或原始状态转移表中的多余状态消去，以得到最简状态转移图或状态转移表，这样所需的元器件也最少。 3．状态分配 这是用二进制码对状态进行编码的过程，状态数确定以后，电路的记忆元件数目也确定了，但是状态分配方式不同也会影响电路的复杂程度。状态分配是否合理需经过实践检验，因此往往需要用不同的编码进行尝试，以确定最合理的方案。 4．选择触发器 通常可以根据实验室所提供的触发器类型，选定一种触发器来进行设计，因为同步时序电路触发器状态更新与时钟脉冲同步，所以在设计时应尽量采用同一类型的触发器。选定触发器后，则可根据状态转移真值表和触发器的真值表作出触发器的控制输入函数的卡诺图，然后求得各触发器的控制输入方程和电路的输出方程。 5．排除孤立状态 理论上完成电路的设计后，还需检查电路有否未指定状态，若有未指定状态，则必须检查未指定状态是否有孤立状态，即无循环状态，如果未指定状态中有孤立状态存在，应采取措施排除，以保证电路具有自启动性能。 经过上述设计过程，画出电路图，最后还必须用实验方法对电路的逻辑功能进行验证，如有问题，再作必要的修改。时序电路的功能测试可以用静态和动态两种方法进行，静态测试由逻辑开关或数据开关提供输入信号，测试各级输出状态随输入信号变化的情况，可用指示灯观察，用状态转移真值表或功能表来描述。动态测试是在方波信号的作用下，确定各输出端输出信号与输入信号之间的时序图，可用示波器观察波形。 在实际的逻辑电路设计中，以上的设计过程往往不能一次性通过，要反复经过许多次仿真和调试，才能符合设计要求，既费时费力，又提高了产品的成本，而且，随着电路的复杂化，受工作场所及仪器设备等因素的限制，许多试验不能进行。为了解决这些问题，很多国内外的电子设计公司于20世纪80年代末、90年代初，推出了专门用于电子线路仿真和设计
辉光离子氮化炉 (glow plasmanitriding furnace) 一、概述 离子氮化是在13.3-1333Pa的真空容器中使含氮稀薄气体在直流电场中电离，正离子轰击金属零件表面形成氮化层，正离子轰击金属零件表面形成氮化层，以达到表面硬化的方法。 离子氮化对于球墨铸铁，合金钢，不锈钢，粉末冶金制品，钛合金，高速钢，工具钢等均有显著氮化效果。 二、设备的组成 离子氮化炉由炉体，输电装置，真空获得系统，供电系统，供气系统，温度测量五部分组成。 1、炉体由炉盖、筒体、炉底盘和底架组成，其中炉盖、筒体、炉底盘夹层通冷却水，炉内设有不锈纲，渗铝板双层隔热屏，（LD-25） 型只有不锈纲一层，炉体上设有双层钢化玻璃观察窗，以供离子氮化过程中观察炉内情况之用。 2、炉底设有堆放阴极一个，堆放阴极与阴极支承上安放着工作盘，工作盘，工件可直接放在此盘上。 3、炉体的真空获得系统一般由两台旋片式真空泵及串有碟阀的管道系统组成，碟阀的作用是通过关闭或旋转不同的角度调度调节抽气 量以维持不同进行气量条件下的炉内压强。真空度的测量用配套ZDZ-4型电阻真空计，从表头可直接读出真空值。 4、炉体的供气管进口设在炉壳筒体上，流量计采用701HB型氢定标，氮定标的转子流量计各1只，以便通氮氢混合气，单用氢流量计 通氨气时，其读数按下列式修正： Q=K Q标 Q标转子流量计出厂时的所标定的刻度值； K 修正系数，由缓冲罐压力确定如下表；
5、热电偶经阴极插入炉内，进行模拟测量，由控温仪表记录温度。进行P、I、D 控温。 三、主要技术参数 四、使用条件 1、室内使用，地面平整，通风良好，环境整洁（从而保证向炉壳冲气后炉内清洁）。 2、环境温度在+5~40℃，倘若环境温度低于+5℃，需给真空泵周围加热。 3、环境相对湿度不大于85%。 4、周围无明显震动及高频设备。 5、周围无导电尘埃，无爆炸性气体，无腐蚀金属和绝缘的气体。 6、海拔不超过1000米。
电源时序器能够按照由前级设备到后级设备逐个顺序启动电源，关闭供电电源时则由后级到前级地顺序关闭各类用电设备，这样就能有效地统一管理和控制各类用电设备，避免了人为地失误操作，同时又可减低用电设备在开关瞬间对供电电网地冲击，也避免了感生电流对设备地冲击，确保了整个用电系统地稳定. 产品使用说明 .备用电源开关：可以用来防止控制器因某些原因而失去控制，关掉此开关，可同时连接所有插座电源； .输出插座指示灯：当每个指示灯亮相对应插座将连通电源； .电源指示灯：打开此电源控制器后，指示灯就会显示已经启动地控制信号； .电源开关：打开此电源开关时，就会自动按照：顺序把电源输入插座中.关掉此电源，就会自动按照：此顺序把电源切断；个人收集整理勿做商业用途 .电源输入电缆； .电源输出插座. 功能与使用 ．此电源开关打开时，控制器可以按顺序连接到每一个插座.相反地，关掉此电源开关，控制器可以反顺序切断每一个插座上地电源.个人收集整理勿做商业用途 ．此装置可以用作会议中心，电脑机房，电视播放系统与其他电源系统，都需要按照顺序地打开设备. 技术规格 . 每一路输出电流; . 控制电源：通道； 串口控制 (脚接收，脚信号地) (脚，脚) 波特率数据位停止位校验位 每接收正确地串口命令，电源指示灯闪烁三次，频率为秒次. 是修改（）地址码.是固定公共地址码，例如是指令是个人收集整理勿做商业用途 各路开关例如:第一路开： 关： 第二路开： 关： 第三路开： 关： 第十路开： 关： 第十一路开： 关： 第十二路开： 关： 全开： 全关： 各路上锁与解锁指令：（是上锁对应路开关，不受开关锁控制） 如：第一路上锁： 解锁：
引言 晶闸管交流功率控制器是国际电工委员会（IEC）命名的“半导体交流功率控制器” （Semiconductor AC Power Controller）的一种，它以晶闸管（可控硅SCR或双向可控硅TRIAC）为开关元件，是一种可以快速、精确地控制合闸时间的无触点开关，是自动控制温度系统高精度及高动态指标必不可少的功率终端控制设备。晶闸管交流调功器是在一个固定周期或变动周期里，以控制导通的交流电周波数来控制输出功率的大小。晶闸管在正弦波过零时导通，在过零时关断，输出为完整的正弦波。晶闸管交流调功器主要用于各种电阻炉、电加热器、扩散炉、恒温槽、烘箱、熔炉等电热设备的温度自动、手动控制。
目录 1．课程设计目的 (1) 2．课程设计题目描述和要求 (1) 2.1.课程设计题目描述 (1) 2.2.课程设计题目要求及技术指标 (2) 3. 课程设计报告内容 (3) 3.1 设计方案的选定与说明 (3) 3.2论述方案的各部分工作原理及计算 (4) 3.3设计方案图表及其电路图 (6) 4．总结 (9) 5．参考书目 (10)
任务书 一设计题目 中频电源主电路设计 二设计目的 通过电力电子变流技术的课程设计达到以下几个目的： 1、培养学生文献检索的能力，特别是如何利用Internet检索需要的文献资料。 2、培养学生综合分析问题、发现问题和解决问题的能力。 3、培养学生运用知识的能力和工程设计的能力。 4、培养学生运用仿真工具的能力和方法。 5、提高学生课程设计报告撰写水平。 三设计数据 （1）额定中频电源输出功率PH=100kW，极限中频电源输出功率PHM=1.1PH=110kW； （2）电源额定频率f =1kHz； （3）逆变电路效率η=95% （4）逆变电路功率因数：cos? =0.81，?=36o； （5）整流电路最小控制角αmin =15o； （6）无整流变压器，电网线电压UL=380V； （7）电网波动系数A=0.95~1.10。 四设计内容 直流电动机选择
1500kW/3T中频无心感应熔铝炉 使用说明书 西安欣悦电器有限责任公司 电话：（029）88323945 88321751 88321954 二〇一九年八月二十五日
第一章设备安装说明 设备安装说明 对冷却系统的要求 远距离布线和连锁的注意事项 第二章控制操作与指示仪表简介 指示仪表 指示灯和LED 按钮及开关 可选控制功能 操作程序 第三章设备简介 主要技术参数 功率主电路 整流部分 逆变部分 输出电路 电子控制系统 感应体工作原理 调试 第四章维护保养 安全预防措施 定期保养 推荐的保养日程表 故障检修 总述 基本的电源电路检修 第五章设备供货范围及随机文件 第六章技术保证及存储
第一章设备安装说明 设备安装说明 这一型号的电源相当重，因此必须检验地面能否承受这一重量，此外一般还要求妥善保护电源，防止周围环境，尤其是灰尘的侵害。 产品环境条件：符合高、低压电机电器安装条件： ⑴海拔不超过1000m； ⑵环境温度在5～40℃范围内； ⑶使用地区最湿月每日最大相对湿度的平均值不大于90%； ⑷周围没有导电尘埃、爆炸性气体及能严重损坏金属和绝缘的腐蚀性气体； ⑸没有明显的振动和颠簸； ⑹工频进线三相电源应近似对称，其不平衡度不大于5%； ⑺工频进线三相电源电压波动范围不大于±5%。 为了减少传输线上的电压降和功率损耗，电源理想的安装部位，应是尽可能靠近负载的地方，注意电源不得放置在工作线圈所产生的过大热量的作用范围内。高功率的传输线必须远离金属表面或结构件，避免电磁耦合会使它们发热。安装设备前，请向我公司咨询。我公司将帮助确定设备的布局。 电源定位时，有几点需要考虑，这一尺寸的电源，应尽量靠近交流进线电源，并利用单独的馈线，最好是专用的变压器连接，减少电源与其他灵敏设备之间的相互干扰，固态电源在线电压波形上产生“缺口”，而某些电器设备易受这类失真的影响。请尽量注意！！！！！ 炉体安装注意事项： ⑴地脚螺栓采用二次灌浆固定。 ⑵总进水管，总回水管，送电电缆铜排应整齐地从地沟引入或引出，水电路要分开。控制线要穿管埋地下引线。 ⑶各连结管线的截面尺寸： 中频电源柜上的总进回水管: 进水内径φ51胶管，回水2.5寸。 电容器柜上的总进回水管: 进水内径φ51胶管,回水8根φ20胶管+16 增强管。 炉体上的总进回水管: 进水3根内径φ63胶管，回水13根φ25胶管+2根φ45胶管。 中频电源至电容器柜铜排之间连线：2X800mm2铜排。 车间低压柜至中频电源工频进线：6-5×60 铜排。 液压站至倾炉油管之间无缝钢管φ28。 液压站至炉盖油管之间无缝钢管φ18。 对冷却系统的要求 冷却系统对于这类电源的无故障运行至关重要。 产品环境条件和对冷却水的要求： ⒈产品环境条件：符合高、低压电机电器安装条件： ⑴海拔不超过1000m；
等离子体渗氮（辉光离子氮化）工艺作为一种有效的钢铁及合金表面强化技术在工业上已得到广泛的应用，与其他渗氮相比，离子渗氮具有渗速快、渗层脆性疏松理想、零件变形小、有利于不锈钢、铸铁渗氮、节能、无污染等特点。 七十至八十年代，以直流电源（即LD系列）设备进行离子渗氮，问题明显突出，装炉要求严格。以曲轴为例：曲轴渗氮前必须对其油孔、平衡孔进行封堵，其中若有一孔未堵或封堵件在渗氮过程中有一件掉落，渗氮将无法进行（尤其在渗氮保温时），甚至会出现弧光损伤曲轴的现象。比表面较大的零件，表面渗氮电流密度往往不足以保证离子渗氮所必须的下限值，如有些小规格的气门杆在满装炉渗氮时，气门杆渗氮表面会出现点蚀，另外因为表面电流的原因，辅助加热渗氮设备应用也受到限制，弧点能量过大 ,一些比较光亮的零件，在渗氮时表面往往会出现弧光斑点，直流电源渗氮电源限流电阻过大，尤其在大功率设备，电源发热严重。对于深孔、深槽处理困难等等。这些问题直接影响了离子渗氮工艺在生产的应用。 八十年代末，国外开展了脉冲电源等离子体渗氮设备工艺的研究，对此《国外金属热处理》曾作了大量报道，引起了国内同行和专家的极大关注。 九十年代初国内开始研制脉冲电源。 以IGBT作为开关器件，最大输出功率300kVA的大功率脉冲离子渗氮电源。经过几年的推广表明，脉冲电源为离子渗氮工艺的发展提供有力的支持。 LDMC系列大功率脉冲电源等离子体渗氮设备广泛应用于机械、石油化工、航空航天、军工兵器、汽车发动机等行业。对挤压机螺杆、精密丝
杠和主轴、发动机曲轴、钛和钛合金零件、工模具、气门杆和缸套、活塞环等的渗氮处理。从一九九五年投放市场以来已在广西玉柴机器股份公司、东风汽车公司发动机厂、文登天润曲轴有限公司、仪征双环活塞环有限公司、东风朝阳柴油机公司、丹东五一八内燃机配件厂、本溪曲轴厂、大连海事大学等国内几十家大、中型企业提供了近百台大功率脉冲电源等离子体渗氮设备。深受用户好评。1998年该设备由国家经济贸易委员会认定为“国家级新产品”。 一、脉冲电源等离子体渗氮设备的特点（LDMC系列） ①工艺参数独立可调 脉冲电源的优点之一是工艺参数与物理参数独立可调。在直流电源条件下，既要满足零件表面的电流密度要求，又要满足零件保温电流的要求，两者相互影响而无法达到理想的参数。在脉冲电源条件下，电流密度由峰值电流满足，保温电流由平均电流（峰值电流×占空比）满足，两个独立参数可分别加以调节，因此，工艺参数可在较大范围内变动。 ②打弧速度快 脉冲电源的输出特性，自身就有抑制弧迅速发展的特点，由于IGBT 开关响应速度极快，一旦发现弧光放电，关断并重新点燃电源在几十微秒内就能完成。由于脉冲电源对弧光放电的抑制作用，因此对于很多零件无需因担心弧光而堵孔，这样给操作带来了很大的便利。例如处理曲轴时的油孔、平衡孔，而当曲轴上存有一些为提高零件性能的工艺孔时，这种优点就体现得更为突出。 ③有利于深孔、深槽的渗氮 进行离子渗氮时，零件的孔、槽常会出现空心阴极效应，脉冲电源可使载流子的聚集快速中断，以抑制空心阴极效应，避免零件的局部高温，