本文關鍵詞：高可靠性大功率電鍍電源研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：基于開關電源技術的電鍍電源因其卓越的性能,目前已在電鍍工業(yè)領域得到了廣泛應用。隨著計算機、微電子技術和電力電子技術的發(fā)展,具有低壓大電流輸出特性的電鍍電源成為研究熱點。國內外在提高開關頻率、提高單機功率、提升電源效率、電磁兼容和可靠性等方面均進行了深入的研究。本文從基礎設計上對電鍍電源進行了可靠性研究設計,包含可靠的電路拓撲結構、可靠高效的功率調整控制方式、具有冗余度的安全保護措施、元器件和電路的抗干擾設計等。本文也對在滿足可靠性要求下提高電源效率的方法進行研究設計。本設計主電路由抗磁通不平衡能力較強,結構簡單功率適中的半橋拓撲結構,低EMI、低溫升的環(huán)形磁芯變壓器及并聯(lián)全波整流輸出結構構成。主電路實現(xiàn)了電鍍電源的基礎可靠性。為兼顧控制可靠性和控制靈敏度,本設計使用了可逐周期限定和調節(jié)輸出電流的的雙閉環(huán)控制方式。本文對雙環(huán)控制系統(tǒng)進行建模分析,消除條件穩(wěn)定現(xiàn)象,設計合理的控制參數(shù)保證控制環(huán)路的穩(wěn)定性。雙環(huán)控制器與成熟可靠的PWM驅動芯片一起共同構成了電源系統(tǒng)的功率調節(jié)設計。為保證電源系統(tǒng)的可靠運行,本文設計了多重保護措施,包括具有故障自關斷能力的開關管驅動,獨立的基于FPGA的外部監(jiān)控保護電路,有利于遠程監(jiān)控運行參數(shù)的串行通信設計和能夠保留故障狀態(tài)的友好的人機界面。針對較為惡劣的電源工作環(huán)境,本設計選用抗干擾能力較強的元器件,采用降額設計,優(yōu)化電路結構以保證電路的可靠性。同時,為提升電源效率,本文采用同步整流技術和簡單并聯(lián)輸出設計。為驗證設計方案,本文制作了一臺具有5~12V可調電壓輸出,最大設計輸出電流200A的原理樣機。通過對電源輸出特性,雙環(huán)控制特性,安全保護能力和遠程通信能力等方面實驗測試,結果表明,樣機達到設計指標要求,具有較高的可靠性和運行效率。因而本文提出的設計方案對于電鍍行業(yè)電鍍電源設計具有一定的應用價值。
【關鍵詞】：電鍍電源 可靠性 雙環(huán)控制 同步整流
【學位授予單位】：鄭州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN86
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-11
• 1 緒論11-16
• 1.1 課題背景11-12
• 1.1.1 電鍍的概念和原理11-12
• 1.1.2 電鍍用電源的需求12
• 1.2 電鍍電源的技術發(fā)展12-13
• 1.3 電鍍電源研究現(xiàn)狀13-14
• 1.4 課題研究目標和意義14-15
• 1.5 章節(jié)安排15-16
• 2 電鍍電源整體方案設計16-39
• 2.1 電鍍電源整體設計與性能指標16-17
• 2.2 電鍍電源可靠性設計17-20
• 2.3 電鍍電源主電路拓撲結構設計20-24
• 2.3.1 電源主電路拓撲20-22
• 2.3.2 簡單并聯(lián)輸出結構22-24
• 2.4 調功方案設計24-26
• 2.4.1 常用調功控制方案24
• 2.4.2 PWM控制器芯片SG3525 的特點24-25
• 2.4.3 基于SG3525 的PWM調功方案25-26
• 2.5 雙環(huán)控制器設計26-30
• 2.5.1 雙環(huán)控制器原理與設計26-27
• 2.5.2 雙環(huán)控制系統(tǒng)系統(tǒng)模型的建立27-30
• 2.6 同步整流整體方案設計30-36
• 2.6.1 半橋結構常見整流輸出方案30-31
• 2.6.2 同步整流技術31-32
• 2.6.3 自驅動同步整流技術32-33
• 2.6.4 外驅動同步整流技術33-35
• 2.6.5 同步整流MOS管特性與多管并聯(lián)35-36
• 2.7 電鍍電源數(shù)據(jù)傳輸與顯示方案設計36-37
• 2.7.1 人在回路的設計需求36
• 2.7.2 串口屏和串行通信方案36-37
• 2.8 數(shù)字輔助控制與保護方案設計37-38
• 2.8.1 基于FPGA的控制與保護方案38
• 2.9 本章小結38-39
• 3 電鍍電源硬件電路設計39-65
• 3.1 電鍍電源主電路硬件設計39-47
• 3.1.1 功率元器件的選取39-41
• 3.1.2 變壓器設計41-43
• 3.1.3 輸出濾波電感的設計43-46
• 3.1.4 輸出濾波電容的計算46
• 3.1.5 吸收電路的設計46-47
• 3.2 開關管驅動電路設計47-49
• 3.2.1 開關管驅動的要求47
• 3.2.2 開關管驅動設計47-49
• 3.3 基于SG3525 的PWM主控電路設計49-51
• 3.3.1 SG3525 芯片基本電路設計49-50
• 3.3.2 主電路異常波形和SG3525 抗干擾設計50-51
• 3.4 驅動波形和波形變換電路設計51-53
• 3.4.1 基于與門翻轉的上升沿延時電路原理設計51-53
• 3.5 雙環(huán)控制器電路設計53-60
• 3.5.1 電流環(huán)環(huán)路參數(shù)的設計53-57
• 3.5.2 電壓外環(huán)的設計57-59
• 3.5.3 雙環(huán)控制硬件實現(xiàn)59-60
• 3.6 數(shù)字控制的硬件實現(xiàn)60-63
• 3.6.1 基于FPGA的輔助控制系統(tǒng)60
• 3.6.2 數(shù)字采樣電路的實現(xiàn)60-63
• 3.6.3 串行通信和顯示的硬件實現(xiàn)63
• 3.7 輔助電源設計63-64
• 3.8 本章小結64-65
• 4 FPGA內部邏輯設計65-77
• 4.1 串口屏GUI設計與串行通信的實現(xiàn)65-71
• 4.1.1 GUI設計65-66
• 4.1.2 串行通信協(xié)議設計66-67
• 4.1.3 串行通信模塊邏輯實現(xiàn)67-71
• 4.2 保護控制電路邏輯設計71-76
• 4.2.1 數(shù)據(jù)采集驅動邏輯設計71-74
• 4.2.2 保護控制邏輯74-76
• 4.2.3 故障時的數(shù)據(jù)保留76
• 4.3 本章小結76-77
• 5 實驗結果及分析77-82
• 5.1 實驗過程和分析77-81
• 5.1.1 驅動波形測量78
• 5.1.2 半橋開關管兩端波形78-79
• 5.1.3 環(huán)路控制與電源輸出79-80
• 5.1.4 數(shù)字輔助控制系統(tǒng)的保護實驗80-81
• 5.1.5 串行通信功能測試81
• 5.2 本章小結81-82
• 6 結論82-84
• 6.1 論文總結82
• 6.2 論文展望82-84
• 參考文獻84-87
• 個人簡歷、在學期間發(fā)表的學術論文與研究成果87-88
• 致謝88

【參考文獻】

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  本文關鍵詞：高可靠性大功率電鍍電源研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：425342