本文關(guān)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(guān)電源技術(shù)的電鍍電源因其卓越的性能,目前已在電鍍工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。隨著計(jì)算機(jī)、微電子技術(shù)和電力電子技術(shù)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(diǎn)。國內(nèi)外在提高開關(guān)頻率、提高單機(jī)功率、提升電源效率、電磁兼容和可靠性等方面均進(jìn)行了深入的研究。本文從基礎(chǔ)設(shè)計(jì)上對(duì)電鍍電源進(jìn)行了可靠性研究設(shè)計(jì),包含可靠的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、可靠高效的功率調(diào)整控制方式、具有冗余度的安全保護(hù)措施、元器件和電路的抗干擾設(shè)計(jì)等。本文也對(duì)在滿足可靠性要求下提高電源效率的方法進(jìn)行研究設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)主電路由抗磁通不平衡能力較強(qiáng),結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單功率適中的半橋拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),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(jié)構(gòu)構(gòu)成。主電路實(shí)現(xiàn)了電鍍電源的基礎(chǔ)可靠性。為兼顧控制可靠性和控制靈敏度,本設(shè)計(jì)使用了可逐周期限定和調(diào)節(jié)輸出電流的的雙閉環(huán)控制方式。本文對(duì)雙環(huán)控制系統(tǒng)進(jìn)行建模分析,消除條件穩(wěn)定現(xiàn)象,設(shè)計(jì)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(qū)動(dòng)芯片一起共同構(gòu)成了電源系統(tǒng)的功率調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)。為保證電源系統(tǒng)的可靠運(yùn)行,本文設(shè)計(jì)了多重保護(hù)措施,包括具有故障自關(guān)斷能力的開關(guān)管驅(qū)動(dòng),獨(dú)立的基于FPGA的外部監(jiān)控保護(hù)電路,有利于遠(yuǎn)程監(jiān)控運(yùn)行參數(shù)的串行通信設(shè)計(jì)和能夠保留故障狀態(tài)的友好的人機(jī)界面。針對(duì)較為惡劣的電源工作環(huán)境,本設(shè)計(jì)選用抗干擾能力較強(qiáng)的元器件,采用降額設(shè)計(jì),優(yōu)化電路結(jié)構(gòu)以保證電路的可靠性。同時(shí),為提升電源效率,本文采用同步整流技術(shù)和簡(jiǎn)單并聯(lián)輸出設(shè)計(jì)。為驗(yàn)證設(shè)計(jì)方案,本文制作了一臺(tái)具有5~12V可調(diào)電壓輸出,最大設(shè)計(jì)輸出電流200A的原理樣機(jī)。通過對(duì)電源輸出特性,雙環(huán)控制特性,安全保護(hù)能力和遠(yuǎn)程通信能力等方面實(shí)驗(yàn)測(cè)試,結(jié)果表明,樣機(jī)達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)要求,具有較高的可靠性和運(yùn)行效率。因而本文提出的設(shè)計(jì)方案對(duì)于電鍍行業(yè)電鍍電源設(shè)計(jì)具有一定的應(yīng)用價(jià)值。
【關(guān)鍵詞】：電鍍電源 可靠性 雙環(huán)控制 同步整流
【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：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(shù)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(biāo)和意義14-15
• 1.5 章節(jié)安排15-16
• 2 電鍍電源整體方案設(shè)計(jì)16-39
• 2.1 電鍍電源整體設(shè)計(jì)與性能指標(biāo)16-17
• 2.2 電鍍電源可靠性設(shè)計(jì)17-20
• 2.3 電鍍電源主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)20-24
• 2.3.1 電源主電路拓?fù)?/span>20-22
• 2.3.2 簡(jiǎn)單并聯(lián)輸出結(jié)構(gòu)22-24
• 2.4 調(diào)功方案設(shè)計(jì)24-26
• 2.4.1 常用調(diào)功控制方案24
• 2.4.2 PWM控制器芯片SG3525 的特點(diǎn)24-25
• 2.4.3 基于SG3525 的PWM調(diào)功方案25-26
• 2.5 雙環(huán)控制器設(shè)計(jì)26-30
• 2.5.1 雙環(huán)控制器原理與設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)30-36
• 2.6.1 半橋結(jié)構(gòu)常見整流輸出方案30-31
• 2.6.2 同步整流技術(shù)31-32
• 2.6.3 自驅(qū)動(dòng)同步整流技術(shù)32-33
• 2.6.4 外驅(qū)動(dòng)同步整流技術(shù)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(shè)計(jì)36-37
• 2.7.1 人在回路的設(shè)計(jì)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(hù)方案設(shè)計(jì)37-38
• 2.8.1 基于FPGA的控制與保護(hù)方案38
• 2.9 本章小結(jié)38-39
• 3 電鍍電源硬件電路設(shè)計(jì)39-65
• 3.1 電鍍電源主電路硬件設(shè)計(jì)39-47
• 3.1.1 功率元器件的選取39-41
• 3.1.2 變壓器設(shè)計(jì)41-43
• 3.1.3 輸出濾波電感的設(shè)計(jì)43-46
• 3.1.4 輸出濾波電容的計(jì)算46
• 3.1.5 吸收電路的設(shè)計(jì)46-47
• 3.2 開關(guān)管驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)47-49
• 3.2.1 開關(guān)管驅(qū)動(dòng)的要求47
• 3.2.2 開關(guān)管驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)47-49
• 3.3 基于SG3525 的PWM主控電路設(shè)計(jì)49-51
• 3.3.1 SG3525 芯片基本電路設(shè)計(jì)49-50
• 3.3.2 主電路異常波形和SG3525 抗干擾設(shè)計(jì)50-51
• 3.4 驅(qū)動(dòng)波形和波形變換電路設(shè)計(jì)51-53
• 3.4.1 基于與門翻轉(zhuǎn)的上升沿延時(shí)電路原理設(shè)計(jì)51-53
• 3.5 雙環(huán)控制器電路設(shè)計(jì)53-60
• 3.5.1 電流環(huán)環(huán)路參數(shù)的設(shè)計(jì)53-57
• 3.5.2 電壓外環(huán)的設(shè)計(jì)57-59
• 3.5.3 雙環(huán)控制硬件實(shí)現(xiàn)59-60
• 3.6 數(shù)字控制的硬件實(shí)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(shí)現(xiàn)60-63
• 3.6.3 串行通信和顯示的硬件實(shí)現(xiàn)63
• 3.7 輔助電源設(shè)計(jì)63-64
• 3.8 本章小結(jié)64-65
• 4 FPGA內(nèi)部邏輯設(shè)計(jì)65-77
• 4.1 串口屏GUI設(shè)計(jì)與串行通信的實(shí)現(xiàn)65-71
• 4.1.1 GUI設(shè)計(jì)65-66
• 4.1.2 串行通信協(xié)議設(shè)計(jì)66-67
• 4.1.3 串行通信模塊邏輯實(shí)現(xiàn)67-71
• 4.2 保護(hù)控制電路邏輯設(shè)計(jì)71-76
• 4.2.1 數(shù)據(jù)采集驅(qū)動(dòng)邏輯設(shè)計(jì)71-74
• 4.2.2 保護(hù)控制邏輯74-76
• 4.2.3 故障時(shí)的數(shù)據(jù)保留76
• 4.3 本章小結(jié)76-77
• 5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析77-82
• 5.1 實(shí)驗(yàn)過程和分析77-81
• 5.1.1 驅(qū)動(dòng)波形測(cè)量78
• 5.1.2 半橋開關(guān)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(hù)實(shí)驗(yàn)80-81
• 5.1.5 串行通信功能測(cè)試81
• 5.2 本章小結(jié)81-82
• 6 結(jié)論82-84
• 6.1 論文總結(jié)82
• 6.2 論文展望82-84
• 參考文獻(xiàn)84-87
• 個(gè)人簡(jiǎn)歷、在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果87-88
• 致謝88

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：425342