输入串联输出交错并联可调电流型电源的研究

发布时间：2017-10-05 20:29

  本文关键词：输入串联输出交错并联可调电流型电源的研究

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【摘要】：随着电力电子技术的发展,对电源技术的要求越来越高。电流源需针对不同的应用场合,采用不同的电路结构。本文针对三相交流电输入场合的电火花线切割机床,提出了一种输入串联输出交错并联电流可调型电火花电源的拓扑结构。提出的拓扑结构前级采用输入串联输出交错并联双管正激变换器,构成电流大小可调的恒流源。此结构可使输入侧开关管的电压应力减半,从而可选用低耐压及低导通电阻值的MOSFET来替代高耐压的IGBT,以降低电源损耗、提高开关频率、减小变压器和滤波电感的体积。同时,克服了等效占空比小、副边二极管电压应力高、输出电流脉动大等缺点。文中对前级变换器在不同占空比情况下的工作模态进行了详细的分析,采用PWM控制器SG3525作为前级变换器的控制芯片,并详细阐述了恒流源的控制设计。该拓扑结构的后级是电流脉冲变换电路,其可根据电火花加工的要求,对电流脉冲进行调节。文中详细介绍了后级电路的工作原理,并对不同负载状况进行分析,采用MCGS触摸屏作为显示器和输入设备,以STM32F103ZET6为主控元件,通过RS232协议进行串行通讯,实现脉冲电源的数模混合控制。论文通过理论分析和计算,确定变换器的各项参数,并据此完成软件的程序编写和硬件电路的设计工作。最后,基于上述理论分析及参数设计方法,研制一台原理样机。对样机进行了实验测试,其结果证实了理论分析的正确性和控制策略的有效性。
【关键词】：电流源 电火花电源 双管正激变换器 交错并联 输入串联 电流脉冲变换器
【学位授予单位】：苏州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM46
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-11
• 符号列表11-12
• 第一章 绪论12-24
• 1.1 研究背景12-16
• 1.1.1 电流源的简介及发展趋势12-13
• 1.1.2 电流源的研究现状13-15
• 1.1.3 电流源在高压输入电火花线切割加工的应用15-16
• 1.2 高压输入直流变换技术16-19
• 1.2.1 器件串联技术16-17
• 1.2.2 三电平直流变换技术17-18
• 1.2.3 多模块组合技术18-19
• 1.3 DC/DC变换器拓扑概况19-22
• 1.4 本课题研究的内容和意义22-24
• 1.4.1 课题研究的意义22-23
• 1.4.2 课题研究的主要内容23-24
• 第二章 输入串联输出交错并联变换器的分析与控制设计24-40
• 2.1 电源主电路的拓扑24-25
• 2.2 前级串并型恒流输出直流变换器的工作原理25-33
• 2.2.1 工作模态分析25-31
• 2.2.2 串并型变换器均压策略31-33
• 2.3 前级控制电路的设计33-38
• 2.3.1 PWM控制电路33-35
• 2.3.2 基准电流信号的设计35-38
• 2.3.3 电流检测电路的设计38
• 2.4 本章小结38-40
• 第三章 可调电流型电源的分析与控制设计40-54
• 3.1 后级可调电流型变换器的工作原理40-46
• 3.1.1 主电路的结构及工作原理40-41
• 3.1.2 负载状况分析41-44
• 3.1.3 MOSFET的并联44-46
• 3.2 后级控制电路设计46-51
• 3.2.1 PWM波形的设计46-48
• 3.2.2 过压保护电路设计48-49
• 3.2.3 MCGS触摸屏概述及在控制中的应用49-51
• 3.3 辅助电源的设计51-53
• 3.4 本章小结53-54
• 第四章 样机研制及实验验证54-71
• 4.1 主电路参数设计54-61
• 4.1.1 主电路的设计指标54
• 4.1.2 开关频率的确定54
• 4.1.3 前级变压器设计54-58
• 4.1.4 输出滤波电感的设计58-59
• 4.1.5 电路器件的选取59-61
• 4.2 控制和驱动电路设计61-65
• 4.2.1 控制电路的设计61-62
• 4.2.2 驱动电路的设计62-65
• 4.3 实验结果65-70
• 4.4 样机图片70
• 4.5 本章小结70-71
• 第五章 总结及展望71-73
• 5.1 本文的主要工作71
• 5.2 展望71-73
• 参考文献73-78
• 攻读学位期间本人出版或公开发表的论著、论文78-79
• 附录79-83
• 致谢83-84

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本文编号：978679