0. 引言
目前，国内的着色工艺仍主要生产从浅香槟色到黑色的颜色，色系单一。而国外已有成熟的多彩着色应用。多彩着色工艺的最大特点是可生产出多种耐光及耐热的颜色。但该种工艺难度大，不确定性多，若购买国外设备或技术合作成本无法承受。因而，我司顺应市场需求，根据多彩着色对电源的特殊要求，并结合目前着色市场的应用情况，设计一款全新的可任意波形着色的设备。
1. 传统着色电源
在建筑铝型材阳极氧化生产线中，电解着色总是处于技术核心的地位。我司顺应市场需要，于09年研制了一批输出电流达15KA，适应大型立式阳极氧化生产线电解工艺，可输出直流-交流、交流、不对称交流三种波形的大功率全密闭水冷电解着色电源。这批电源在近几年得到市场的广泛认可，它们主要有以下几种：
●交流着色电源
交流着色电源是浅田法工艺中使用最广的着色电源，在我国已应用了20余年。这种着色电源输出波形是50Hz（或60 Hz）的交流电，与电网的波形一致，因此较容易得到。进入我国大陆铝材着色行业的比较早的交流着色电源，这类着色电源实现特点是单相动力电输入，输出低压交流电。
图1 交流着色电源输出波形
●直流－交流着色电源
直流-交流着色电源是一种即可以输出直流电，又可以输出交流电的着色电源。在着色过程中，一般是先施加直流电压一段时间，再换成正弦交流电压，如图2所示。该种电源在欧洲应用较为广泛，我国也从意大利ELCA公司、日本SANREN、德国和西班牙等国引进过此种类型的着色电源。该着色电源一般是输入单相动力电源，采用调压器进行调压，副边使用晶闸管来控制直流和交流输出，如图2所示。
图2 直流-交流着色电源输出波形
●住化法着色电源
住化法是日本研究出的一种电解着色方法，其着色电源工作时首先输出正向具有软起动的直流电压一段时间，然后输出反向具有软起动的直流电压一段时间，接着再输出正向具有软起动的直流电压，以此类推，交替输出，如图3所示。
图3 住化法着色电源输出波形
●均匀化着色电源
均匀化着色电源工作过程是：首先输出正向直流电流（称为P处理）一段时间，然后输出频率为1～30Hz范围内特定值，正负方波占宽比为0.005～0.30内特定值的脉冲电流（称为C处理），如图4所示。C处理常用的频率为5Hz，正负方波占宽比为1:9。
均匀化着色方法可在较短的时间里得到效果好、均匀的着色氧化膜。
图4 均匀着色电源输出波形
2. 多彩着色电源
虽然电解着色已经广泛使用，但是颜色比较单一（香槟色、古铜色、黑色）。粉末喷涂虽然能得到许多丰富的颜色，但金属质感差，耐光耐热性等也不如电解方法生成的产品，因而国外研究了一种多彩着色工艺。
所谓多彩着色，即是在一个电解着色槽中实现“红橙黄绿青蓝紫”发出的色系。它主要依据干涉光效应，通过控制阻挡层及孔底的形状来实现。多彩着色要求电解液成分和工艺参数控制非常精细，浓度的细微偏差或者着色时间一点的偏差都将导致颜色的变化，因而，多彩着色在着色液的配置以及电源的控制上都提出了更高要求。
为配合多彩着色工艺，我司根据其需求专门研制了一套全数字化的多波形着色电源。该电源采用数字控制系统，使用灵活，能对输出波形进行任意编程并进行精确控制，能很好满足多彩着色的需求，自然地，他也能替换现有所有着色电源，真正实现一机多用。
样机主要参数如下：
进线：三相交流380V
输出电压：30V（RMS）
输出电流：2000A（RMS）
稳压稳流精度：≤1%
波形畸变率：≤1%
预浸时间、软起时间、工作时间、软关时间、波形转换时间：均0~9999s可设
波形带宽：正弦0~100Hz，方波0~1KHz;
最大效率：≥85%；
用户可对系统存在的基本波形进行任意顺序组合；
基本波形：直流、交流、不对称交流、方波、不对称方波；
具备基本的保护功能；
更加直观方便的操作界面；
水冷
虽然基本波形只有5种，但只要工艺需要，设备可实现0~100Hz内电压-30V至30V的任意波形。下图展示了部分波形。
图5 不对称交流，正频率15Hz，有效值10V，负频率10Hz，有效值15V
图6 不对称交流，正频率80Hz，有效值16V，负频率27Hz，有效值16V
图7 不对称交流方波，正频率15Hz，有效值10V，负频率10Hz，有效值15V
3. 多彩着色电源对比传统着色电源的优势
多彩着色利用用干涉光效应，在着色过程中不断进行扩孔和调节阻挡层。这要求电源具有极快的响应速度和电压精度。因此，传统的着色电源根本无法满足需求。我们根据该电源的需求，设计多彩着色电源，相比传统着色电源（包括柱化法、山树法、均匀着色法等），该电源除了可以满足多彩着色的要求，在替换传统着色电源时还具有以下特性及优势。
1）采用交流三相进线，无配电不对称等问题；
2）正弦波畸变较小，更有利于着色；
3）不对称交流可根据工艺加快着色速度，提高着色质量；
4）不对称交流正负半波电压电流完全连续，比以脉冲等效的不对称交流着色质量及效率更高；
5）软起时间、软关时间、波形过渡时间都可以在1s内完成，传统电源无法实现，这也是多彩着色工艺最看重的指标之一；
6）电源可实现带宽内任意波形，兼容目前所有着色电源，同时高度的波形灵活性可以让客户研制出有独立核心技术的工艺；
7）电源采用电力电子器件实现，除主回路开关外，无调压器、变频器等一切机械式元件，可靠性大为增加；
8）体积大为缩小，一个主柜即可，节省客户用地；
4. 多彩着色电源的应用
本文主要介绍了多彩铝电解着色电源，并对比分析了它相对传统着色电源的优势。最后简要分析了多彩着色电源的应用前景。目前，在多彩着色领域，无论是工艺过程、生产线，还是电源，国外都处于垄断位置。高端的多彩着色铝型材产品不是靠进口，就是通过购买昂贵的生产线及其配套设备按其规定生产产品，却无法掌握核心技术。
我司研制的多彩着色电源首先在电源产品这一重要环节上打破了国外垄断，同时，一机多用的新特性还将引领国内着色电源的一次变革。
如今，我司与某铝型材厂配合攻克多彩着色这一国内技术难题，已取得良好效果。