電流體噴印技術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備上產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。目前基于數字控制的高壓直流電源輸出電壓穩(wěn)壓控制精度低,調壓范圍小。本文圍繞高壓直流電源的硬件系統(tǒng)、寬范圍調節(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)方案設計、指標確定和電路原理計算、設計,為后文的研究提供了基礎性平臺。其次,通過實驗分析和數學建模方法,提出了全橋母線調壓和全橋調頻調壓聯合調壓方案,實現了單一數字芯片控制下500V-5k V寬范圍連續(xù)調壓。然后,通過傳遞函數建模、Bode圖分析等方法,提出了基于占空比預測的模糊自適應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,調壓精度為20V;將其應... 

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

【文章頁數】：86 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

高壓直流電源常見應用領域在電流體噴印的過程中，高壓直流電源產生的高壓是噴印工藝的敏感參數，電場

華 中 科 技 大 學 碩 士 學 位 論 文圖 1-2 高壓直流電源常見應用領域體噴印的過程中，高壓直流電源產生的高壓是噴印工藝的敏感導致泰勒錐噴射流產生和破碎機制的發(fā)生變化，從而導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 控制電路數字控制可以通過軟件實現更加靈活和復雜的補償算法，從而提高系統(tǒng)的控制精度[26]。李鳴、李輝等人采用數字 DSP 芯片實現系統(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)輸出高壓超調量太大。關天一等人基于滑模變結構控制理論，通過建立整體電路的傳遞函數模型，設計高壓直流電源的滑模變結構控制器，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]，仿真結果如圖 1-10 所示，但是基于滑模控制的數字控制算法對于系統(tǒng)建立的數學模型精確性要求高，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，然后通過數字 PI 實現閉環(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測的 PI 數字控制方案[30]，其輸出電壓在 1020V 和 1700V 能夠將電壓穩(wěn)定在  以內，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】：
期刊論文
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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