微波烧结大功率高压开关电源的研发

发布时间：2017-06-16 20:04

  本文关键词：微波烧结大功率高压开关电源的研发，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：微波烧结是将磁控管用于陶瓷烧结生产中。由于这种加热工艺与常规热传导方式相比,可节约大量的能源,因此日益得到广泛应用。工业磁控管的工作状态依赖于阳极直流电源的稳定性,输出电压的纹波直接影响到了磁控管电场强度,进而影响微波能量输出的波动水平。因此电源的质量决定了整个微波烧结设备的性能。基于当前可行的技术条件,本论文提出并验证了一种针对工业磁控管应用的大功率高压开关直流电源设计方案,该电源基于移相全桥拓扑结构和模块化思想,并以DSP处理器为控制核心实现了电压和电流双闭环负反馈控制功能。本文主要从以下几个方面开展了研发工作:1、针对高压大功率开关电源的实现方案进行了可行性分析,对比了几种拓扑结构的特点,根据项目需求选择了移相全桥软开关的拓扑方案,阐述了其工作原理和特点。2、完成了开关电源主电路的设计,分别阐述了三相整流滤波部分、移相全桥部分、输出模块部分的硬件组成,从原理上分析主要元器件的选型依据,完成了参数计算。对关键元器件进行了数字建模,并作出了Pspice仿真验证,分析与讨论了仿真结果,从而为电源系统的设计及开发提供了有力指导。3、构建了电压与电流的双闭环负反馈控制模型并进行仿真分析,进行了移相全桥电路的小信号模型分析,为DSP控制方案提供了理论支撑。双闭环负反馈的控制策略经过了Pspice的仿真验证,利用小信号模型计算出了PI控制参数。最后,还实际研发出5000V/3A输出的双模块串联模式的大功率高压开关电源样机,验证了整体设计方案的合理性与可行性,各项指标均达到了预定的设计目标。
【关键词】：开关直流电源 PSpice 移相全桥 PI控制 相位补偿
【学位授予单位】：湖南师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN86
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 1 绪论9-16
• 1.1 选题背景和意义9-11
• 1.2 国内外研究现状11-14
• 1.3 本文主要工作内容和章节安排14-16
• 2 系统总体设计及主电路分析16-29
• 2.1 功能需求分析16-17
• 2.2 总体设计方案17-19
• 2.3 移相全桥电路的工作原理19-28
• 2.3.1 移相全桥电路的基本结构19-20
• 2.3.2 移相全桥变换器的工作过程20-28
• 2.4 移相全桥设计中的关键问题28
• 2.5 本章小结28-29
• 3 硬件设计及仿真29-43
• 3.1 电路原理及器件选型计算29-36
• 3.1.1 三相整流滤波电路设计29-32
• 3.1.2 移相全桥电路设计32-34
• 3.1.3 输出模块34-36
• 3.2 电力元器件的建模36-40
• 3.2.1 IGBT的建模过程36-38
• 3.2.2 二极管器件的建模过程38-40
• 3.3 电路仿真验证40-42
• 3.4 本章小结42-43
• 4 电源控制方案设计43-56
• 4.1 反馈控制环路的设计和仿真43-48
• 4.1.1 电压控制环路设计44-46
• 4.1.2 电流控制环路设计46-48
• 4.2 双闭环控制仿真结果48-49
• 4.3 DSP控制方案设计49-55
• 4.3.1 小信号模型的建立49-51
• 4.3.2 PID控制算法设计51-55
• 4.4 本章小结55-56
• 5 现场调试与实验结果分析56-63
• 5.1 实验平台搭建56-59
• 5.2 实验结果分析59-62
• 5.3 本章小结62-63
• 6 全文总结与展望63-64
• 参考文献64-67
• 附录67-68
• 致谢68-69

  本文关键词：微波烧结大功率高压开关电源的研发，由笔耕文化传播整理发布。

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本文编号：456284