本文關鍵詞：電子束焊機數(shù)字高壓電源系統(tǒng)的研究

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【摘要】：本課題是某公司的項目“用于鋼軌焊接的電子束焊機電源系統(tǒng)研制”中的一部分。電子束焊機高壓電源系統(tǒng)的作用主要是用于給燈絲電源系統(tǒng)產生的電子加速,其性能決定著電子束焊接的焊縫質量和水平。隨著電力電子功率器件、開關電源的電路拓撲、控制芯片和控制方式等的發(fā)展,高頻化和數(shù)字化的高壓直流電源日益成為電子束焊機未來發(fā)展應用的熱點。本文首先對電子束焊機及其高壓電源進行了簡單的介紹,針對電子束焊機高壓電源的應用場合和技術指標,在DC-DC直流變換電路的理論分析和比較的基礎上,選用了全橋電路作為高壓電源的主功率電路的拓撲結構,控制方式選用移相控制方式。由于采用了開關電路,如果開關功率器件工作在硬開關的狀態(tài)下,在開通和關斷時,會產生較大的開關損耗,而且容易產生尖峰電壓、沖擊電流等現(xiàn)象損壞開關器件。采用軟開關技術則可以很好的避免以上問題,而且還可以提高工作效率。該高壓電源的主電路供電選用380V、50Hz的市電,首先通過帶電容濾波的三相不控整流電路,將380V、50Hz的市電整流成直流電源;然后通過逆變電路再將其逆變成20kHz的高頻交流電供給高頻升壓變壓器,逆變電路中選用IGBT作為逆變功率器件;高頻變壓器將電壓升壓到30kV,再由高頻倍壓整流電路將其倍壓成電子槍所需的60 kV直流電壓。論文中對主電路中各個電路的元器件進行了參數(shù)計算和選型,然后在Simulink平臺上對其仿真,驗證了設計方案的正確性。該電源的控制電路以DSP2812為控制核心,高壓反饋信號經隔離采樣電路分壓采樣,然后送至DSP處理,比較控制產生相應的PWM波,驅動逆變電路中的開關器件IGBT,改變對角PWM波的移相角,就可以調節(jié)輸出電壓的大小。論文中詳細闡述了產生PWM波的生成方法,并在CCS平臺上進行了編譯、下載到DSP2812中調試,實驗產生需要的PWM波。由于采用了高頻逆變供電方式,使得升壓變壓器的體積和重量大大減小;采用軟開關技術來消除開關管開關損耗大、尖峰電壓等問題;結合DSP控制技術還可以達到對高壓電源系統(tǒng)快速精確調壓的目的。
【關鍵詞】：電子束焊機 高壓電源 軟開關 DSP
【學位授予單位】：蘭州交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG439.3
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-17
• 1.1 概述9-12
• 1.2 電子束焊機在國內外的發(fā)展與研究現(xiàn)狀12-15
• 1.2.1 國外發(fā)展與研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.2 國內發(fā)展與研究現(xiàn)狀13-15
• 1.3 電子束焊機高壓電源系統(tǒng)的研究意義15-17
• 1.3.1 目前電子束焊機高壓電源系統(tǒng)存在的主要問題15
• 1.3.2 本文的主要研究內容15-17
• 2 DC-DC直流變換電路的研究17-33
• 2.1 帶隔離變壓器的DC-DC直流變換電路17-26
• 2.1.1 單端正激式DC-DC變換電路17-19
• 2.1.2 單端反激式DC-DC變換電路19-20
• 2.1.3 推挽式DC-DC變換電路20-22
• 2.1.4 半橋式DC-DC變換電路22-23
• 2.1.5 全橋式DC-DC變換電路23-26
• 2.2 全橋式DC-DC變換電路的PWM控制方式26-29
• 2.2.1 雙極性控制方式26-27
• 2.2.2 不齊尾雙極性控制方式27
• 2.2.3 不對稱控制方式27-28
• 2.2.4 移相控制方式28-29
• 2.3 移相全橋ZVS29-33
• 3 系統(tǒng)主電路設計及仿真33-45
• 3.1 主電路器件計算與選型33-41
• 3.1.1 帶電容濾波的三相不控整流電路33-36
• 3.1.2 高頻逆變電路36-38
• 3.1.3 高頻變壓器38-40
• 3.1.4 輸出整流電路40-41
• 3.2 主電路的Simulink仿真41-45
• 3.2.1 Simulink簡介41-42
• 3.2.2 主電路在Simulink上建模42
• 3.2.3 Simulink仿真結果42-45
• 4 控制系統(tǒng)設計45-54
• 4.1 控制電路的硬件設計46-48
• 4.1.1 隔離采樣電路46-47
• 4.1.2 A/D保護電路47
• 4.1.3 隔離驅動電路47-48
• 4.2 控制系統(tǒng)的軟件編程設計48-54
• 4.2.1 CCS簡介48-49
• 4.2.2 移相全橋編程49-54
• 5 論文總結與展望54-56
• 致謝56-57
• 參考 文獻57-59
• 攻讀學位期間的研究成果59

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本文編號：1136007