電流體噴印技術(shù)是目前柔性電子先進制造工藝之一,高壓直流電源是電流體噴印工藝設(shè)備上產(chǎn)生高壓電場的核心部件,輸出電壓的穩(wěn)定性決定了噴印圖案的一致性和連續(xù)性,另一方面,寬范圍和高調(diào)節(jié)精度的高壓直流電源能夠滿足更多噴印工況。目前基于數(shù)字控制的高壓直流電源輸出電壓穩(wěn)壓控制精度低,調(diào)壓范圍小。本文圍繞高壓直流電源的硬件系統(tǒng)、寬范圍調(diào)節(jié)方案和穩(wěn)壓控制方案進行研究,主要包括:首先,完成面向電流體噴印的HVDC（High Voltage Direct Current）電源系統(tǒng)硬件電路系統(tǒng)方案設(shè)計、指標確定和電路原理計算、設(shè)計,為后文的研究提供了基礎(chǔ)性平臺。其次,通過實驗分析和數(shù)學(xué)建模方法,提出了全橋母線調(diào)壓和全橋調(diào)頻調(diào)壓聯(lián)合調(diào)壓方案,實現(xiàn)了單一數(shù)字芯片控制下500V-5k V寬范圍連續(xù)調(diào)壓。然后,通過傳遞函數(shù)建模、Bode圖分析等方法,提出了基于占空比預(yù)測的模糊自適應(yīng)PID控制算法的高壓直流電源穩(wěn)壓控制方案,提高了系統(tǒng)穩(wěn)壓控制精度、魯棒性和動態(tài)響應(yīng)性。最后通過實驗驗證了本文提出的面向電流體噴印的高壓直流電源系統(tǒng)的合理性,系統(tǒng)輸出電壓范圍為500V-5k V,穩(wěn)壓精度在±20V內(nèi),調(diào)壓精度為20V;將其應(yīng)... 

【文章來源】：華中科技大學(xué)湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

高壓直流電源常見應(yīng)用領(lǐng)域在電流體噴印的過程中，高壓直流電源產(chǎn)生的高壓是噴印工藝的敏感參數(shù)，電場

華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文圖 1-2 高壓直流電源常見應(yīng)用領(lǐng)域體噴印的過程中，高壓直流電源產(chǎn)生的高壓是噴印工藝的敏感導(dǎo)致泰勒錐噴射流產(chǎn)生和破碎機制的發(fā)生變化，從而導(dǎo)致溶來后可能變成液滴、噴霧或者細流三種形式[2]。同時，在每一電壓還影響液滴的大小和飛行速度，所以高壓直流電源是整核心部件之一，其對電流體噴印工藝起著決定性作用。

圖 1-8 模擬控制框圖 圖 1-9 PID 控制電路數(shù)字控制可以通過軟件實現(xiàn)更加靈活和復(fù)雜的補償算法，從而提高系統(tǒng)的控制精度[26]。李鳴、李輝等人采用數(shù)字 DSP 芯片實現(xiàn)系統(tǒng)的閉環(huán)控制，控制算法為增量式 PID，驗證了通過全數(shù)字高壓直流電源控制系統(tǒng)的可行性[27]，但是系統(tǒng)輸出高壓超調(diào)量太大。關(guān)天一等人基于滑模變結(jié)構(gòu)控制理論，通過建立整體電路的傳遞函數(shù)模型，設(shè)計高壓直流電源的滑模變結(jié)構(gòu)控制器，通過仿真驗證了控制方案相對于傳統(tǒng)的 PID 控制算法的優(yōu)越性[28]，仿真結(jié)果如圖 1-10 所示，但是基于滑模控制的數(shù)字控制算法對于系統(tǒng)建立的數(shù)學(xué)模型精確性要求高，降低了系統(tǒng)的魯棒性。S. Gavin1 ,M. Carpita.A 等人采用小信號建模獲取系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，然后通過數(shù)字 PI 實現(xiàn)閉環(huán)控制取得了良好效果[29]，但是輸出電壓紋波較大，精度不高。E.F. Reyes 等人提出一種基于輸入預(yù)測的 PI 數(shù)字控制方案[30]，其輸出電壓在 1020V 和 1700V 能夠?qū)㈦妷悍�(wěn)定在  以內(nèi)，如圖 1-11 所示，穩(wěn)壓精度高，但是對于更高和更寬范圍輸出電壓的穩(wěn)壓控制未進行研究。

【參考文獻】：
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博士論文
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碩士論文
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本文編號：3321825