本文選題：大功率高頻高壓電源　切入點(diǎn)：全橋LCC諧振變換器　出處：《北方工業(yè)大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：隨著科技發(fā)展,電子束焊接技術(shù)向著工件高精度加工和汽車制造等領(lǐng)域發(fā)展,且不斷擴(kuò)展應(yīng)用領(lǐng)域。盡管國外對(duì)于大功率電子束焊機(jī)產(chǎn)品比較成熟,但是國內(nèi)研究比較落后,普遍缺乏對(duì)于大功率高頻高壓電源控制系統(tǒng)研究,尚未涉及到大功率諧振變換器的特性分析及其控制環(huán)路設(shè)計(jì)。本文簡述了大功率高壓電源國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀和技術(shù)創(chuàng)新,確定LCC諧振變換器作為本課題電源系統(tǒng)的主電路拓?fù)?選擇數(shù)字控制技術(shù)來實(shí)現(xiàn)電源系統(tǒng)閉環(huán)控制。進(jìn)一步,分析了大功率LCC諧振變換器的電壓增益特性、電流傳輸特性和諧振腔阻抗特性等固有特性,提出了適用于大功率電源的全橋LCC諧振變換器設(shè)計(jì)方案。通過Saber軟件仿真,驗(yàn)證設(shè)計(jì)參數(shù)的準(zhǔn)確性。借助大功率LCC諧振變換器仿真波形分析,明確了傳統(tǒng)脈寬調(diào)制(PWM)控制策略與頻率調(diào)制(PFM)控制策略對(duì)大功率電源系統(tǒng)控制的優(yōu)勢與缺陷,提出PFM與PWM相結(jié)合的混合控制策略。借助等效電路模型法和擴(kuò)展函數(shù)建模法,推導(dǎo)出全橋LCC諧振變換器的小信號(hào)模型,并給出了電流模式控制環(huán)傳遞函數(shù)。利用環(huán)路增益法,實(shí)現(xiàn)增益裕度、相位裕度和控制帶寬之間的平衡,設(shè)計(jì)出單獨(dú)的PWM和PFM相結(jié)合的線性PI閉環(huán)控制器。最后,文章詳細(xì)解析了電源樣機(jī)的硬件平臺(tái)和軟件程序的設(shè)計(jì)原理,并詳細(xì)分析了實(shí)驗(yàn)波形,驗(yàn)證大功率LCC諧振變換器及其閉環(huán)控制器設(shè)計(jì)的正確性與可行性。
[Abstract]:With the development of science and technology, electron beam welding (EBW) technology has been developed in the fields of high precision workpiece machining and automobile manufacturing, and the application fields have been continuously expanded. Although the products of high power electron beam welding machine are relatively mature in foreign countries, the domestic research is relatively backward. There is a general lack of research on the control system of high-power high-frequency and high-voltage power supply, and the characteristic analysis and control loop design of high-power resonant converter have not been involved. This paper briefly describes the development status and technological innovation of high-power high-voltage power supply at home and abroad. The LCC resonant converter is determined as the main circuit topology of the power supply system in this paper. The digital control technology is selected to realize the closed-loop control of the power supply system. Furthermore, the voltage gain characteristics of the high-power LCC resonant converter are analyzed. The design scheme of full-bridge LCC resonant converter suitable for high-power power supply is proposed. The design of full-bridge LCC resonant converter is simulated by Saber software. The accuracy of design parameters is verified. With the aid of simulation waveform analysis of high-power LCC resonant converter, the advantages and disadvantages of traditional PWM control strategy and frequency-modulated LCC control strategy for high-power power system control are determined. A hybrid control strategy combining PFM and PWM is proposed. The small-signal model of full-bridge LCC resonant converter is derived by using the equivalent circuit model method and the extended function modeling method, and the current-mode control loop transfer function is given. To achieve the balance between gain margin, phase margin and control bandwidth, a single linear Pi closed-loop controller combining PWM and PFM is designed. Finally, the hardware platform and software design principle of the power supply prototype are analyzed in detail. The experimental waveform is analyzed in detail to verify the correctness and feasibility of the design of high power LCC resonant converter and its closed-loop controller.
【學(xué)位授予單位】：北方工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TM46

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1684582