本文選題：大功率高頻高壓電源　切入點：全橋LCC諧振變換器　出處：《北方工業(yè)大學》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,且不斷擴展應(yīng)用領(lǐng)域。盡管國外對于大功率電子束焊機產(chǎn)品比較成熟,但是國內(nèi)研究比較落后,普遍缺乏對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。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)的主電路拓撲,選擇數(shù)字控制技術(shù)來實現(xiàn)電源系統(tǒng)閉環(huán)控制。進一步,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)計方案。通過Saber軟件仿真,驗證設(shè)計參數(shù)的準確性。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展函數(shù)建模法,推導出全橋LCC諧振變換器的小信號模型,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,實現(xiàn)增益裕度、相位裕度和控制帶寬之間的平衡,設(shè)計出單獨的PWM和PFM相結(jié)合的線性PI閉環(huán)控制器。最后,文章詳細解析了電源樣機的硬件平臺和軟件程序的設(shè)計原理,并詳細分析了實驗波形,驗證大功率LCC諧振變換器及其閉環(huán)控制器設(shè)計的正確性與可行性。
[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.
【學位授予單位】：北方工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TM46

【參考文獻】

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1 王永強;王壯;潘兵;;基于混合控制策略的高頻DC/DC諧振變換器[J];電力電子技術(shù);2016年10期

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3 張華北;王直杰;;基于Saber仿真的改進型半橋LLC變換器閉環(huán)電路設(shè)計[J];微型機與應(yīng)用;2015年20期

4 潘海燕;賀超;蔣友明;陳國柱;;高效的LLC諧振變換器變模式控制策略[J];電力自動化設(shè)備;2015年01期

5 劉和平;楊依路;劉平;彭東林;;電除塵高壓電源LCC變換器電流斷續(xù)模式分析[J];高電壓技術(shù);2014年11期

6 張治國;謝運祥;袁兆梅;;LCC諧振變換器工作模式的分析與判別[J];電力自動化設(shè)備;2013年05期

7 李菊;阮新波;;全橋LLC諧振變換器的混合式控制策略[J];電工技術(shù)學報;2013年04期

8 常磊;劉軍;何湘寧;;C-filter LCC斷續(xù)工作模式逆變橋損耗分析[J];電力電子技術(shù);2013年02期

9 劉軍;郭瑭瑭;常磊;何湘寧;;高壓變壓器寄生電容對串聯(lián)諧振變換器特性的影響[J];中國電機工程學報;2012年15期

10 張新民;李明勇;代科;;基于Saber的高壓大功率IGCT器件的建模與仿真研究[J];船電技術(shù);2012年03期

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1 朱朱;LCC諧振DC/DC變換器控制策略研究[D];東南大學;2016年

2 戰(zhàn)麗娜;基于擴展描述函數(shù)法的LLC諧振變換器建模[D];青島大學;2014年

3 張靈迪;高壓LCC諧振變換器的設(shè)計[D];電子科技大學;2012年

4 全聰;大功率高壓直流電源[D];西安電子科技大學;2012年

5 王亞超;用于LCC-SPRC靜電除塵電源的高壓高頻大功率變壓器特性分析[D];浙江大學;2012年

6 李大偉;LLC諧振開關(guān)變換器的研究[D];南京航空航天大學;2010年

7 鄒家勇;靜電除塵用高壓直流LCC諧振變換器研究與設(shè)計[D];浙江大學;2010年

8 郭國強;基于DSP控制的電除塵用高頻高壓開關(guān)電源[D];浙江大學;2008年

9 夏冰;LCC諧振變換器在大功率高輸出電壓場合的應(yīng)用研究[D];南京航空航天大學;2008年

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本文編號：1684582