新型直流-交流着色电源的研究及应用

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1、新型直流-交流着色电源的研究及应用许敬涛  李雄涛  梁永万广州君和电气自动化有限公司（中国广州 511400）摘要：简要介绍了铝型材电解着色法及其配套的着色电源装备的技术和特点,重点阐述了新型不对称直流-交流着色电源的主回路结构、控制原理，并给出了现场应用的工艺曲线图和实际着色效果。关键词：铝型材   电解着色  不对称输出  Design and application of New type DC-AC coloring power SupplyXU Jingtao, LI Xiongtao,  LIANG Yongwan (Guangzhou Junh

2、e Electric Co., Ltd, 511400, Guangzhou China)Abstract：This paper briefly introduces the technology and the feature of electrolytic coloring of aluminum profiles and it’s relevant power supply,Focusing on main circuit structure and control model of the new type DCAC coloring power su

3、pply.This paper also shows actual process curve and performances of coloring on field application.Keywords: Aluminum profiles,  Electrolytic coloring,  Asymmetric output1 前言在铝型材阳极氧化生产线中，电解着色工艺及技术处于核心地位。不同的槽体溶液及工艺方法，铝型材电解着色效果也不一样，所要求的着色电源波形及施电程序亦不同。按电源形式的不同可为交流着色和特种波形着色两大类,交流着色方法又分为完

4、全交流着色和直流-交流着色两种，适应的工艺以锡盐和镍锡混盐为主，也用于硒盐和铜盐等。完全交流着色方法是日本早期的最主要的着色方法，具有操作简单、投资较小、成本低廉等优点，目前也是我国最广泛采用的着色方法。交流电解着色的负半周发生析氢与阻挡层中产生的缺陷的交互作用及沉积反应，正半周一方面发生阳极氧化，生成新鲜的氧化膜，修补阻挡层，另一方面消除浓差极化，为阴极反应创造条件。直流-交流着色方法真正意义上来说也属于交流着色，最大的特点是，进行交流着色之前有一段时间的直流处理，在着色槽中处于阳极进行电解，其目的是使不同部位氧化膜进行均匀化处理，同时改变膜孔结构，防止着色

5、后氧化膜开裂，然后再进行完全交流着色，这样可以得到较均匀的着色效果。铝材厂在生产深古铜或黑色料时，由于着色时间过长，铝材在酸性槽液中浸泡太久，通常会产生起灰现象，铝材产品的色泽不够亮丽，生产效率也较低。 由于金属离子的析出过程为阴极还原反应，据此，笔者在广州电器科学研究院工作期间，设计研发了一种不对称交流着色电源，通过控制交流电源正负波形的导通时间，使得负向波形面积大于正向波形面积，从而缩短着色时间，其最大的缺点在于生产浅色料时色差严重，仅能生产深色料。这种电源的输出波形如图一所示，其实质为断续脉冲波，谐波含量高，并具有直流分量，变压器发热严重，若正负波形比例

6、相差过大，将会损坏电源设备，因此在实际应用中，需要控制负向输出电压不要大于正向输出电压的1.1倍，使用效果不理想。图一  传统不对称着色电源电压波形2 新型不对称直流-交流着色电源研制为克服上述不对称着色电源的缺点，我公司研制出新型不对称着色电源，实现了直流、对称交流、不对称交流波形任意组合输出、施电方式多样化、可控化，可满足各种色系的着色工艺需求。采用该电源用于电解着色，不仅生产出的铝材产品色泽纯正亮丽，而且大幅度地提高了生产效率和降低了着色工艺环节的能耗。新型不对称直流-交流着色电源主电路由三大部分组成，即调压器,变压器和DC-AC电能变换电路，如图二所示

7、。调压器在变压器原边实现交流无级调节，并通过变压器将电压变到合适的电压值，变压器副边使用晶闸管实现换相输出。 图二 新型不对称DC-AC着色电源系统框图其控制系统由PLC、触发单元、变频驱动系统及人机交互系统组成，PLC实现对电源输出电压、电流的实时采样，通过控制变频器驱动调压器电机，实现稳压闭环控制。PLC通过RS485通信协议与人机交互系统通信，接收着色电源波形、施电程序、输出电压等指令。触发单元由数字逻辑控制系统及脉冲驱动系统构成，数字逻辑控制系统通过采样同步信号并结合给定的着色波形选择指令进行实时运算，实现各种波形的输出。该电源的工作模式包含交流着色、

8、交流不对称着色、直流-交流着色及直流-