超导磁体励磁电流源控制器的设计与实现

发布时间：2020-11-19 05:11

　　 单晶硅在众多领域特别是半导体行业有着广泛的应用。随着半导体集成电路器件对大直径、高品质单晶硅的要求越来越高,如何减少单晶硅中的氧、碳等杂志含量,提高其轴向和径向的均匀性成为学术界研究的热门话题。研究发现在晶体生长过程中加入磁场可以有效抑制硅熔体内产生的热对流,提高单晶硅品质。故本课题针对磁场控制系统及其系统中最重要的磁场电源进行研究。具体工作内容如下:首先,针对电源控制算法进行研究,本文以新型的变结构数字控制器实现对开关电源的控制,解决开关电源的控制性能方面问题。对具有阻感性负载的Buck电路进行系统建模,在此基础上,针对传统滑模变结构控制器的抖振问题,结合模糊控制和滑模变结构控制的两种方法的优点设计了一种开关电源模糊滑模控制器。该模糊滑模控制器通过模糊化切换项系数来柔化控制信号,可以减轻传统滑模变结构控制的抖振问题。与传统开关电源相比具有更好的性能。建立了 Matlab/Simulink仿真模型仿真验证了模糊滑模变结构算法的有效性,并且确定最佳模糊规则和变结构参数。其次,设计了基于ARM+DSP的电源控制系统,包括ARM控制器相关的通信部分,触摸屏部分;DSP控制器的数字滤波部分、模糊滑模控制部分、PWM波产生部分等相关软硬件设计,构成数字化的控制器,实现超导电源在输出电流模式下的控制,验证了所设计算法的正确性。最后,对单晶硅拉晶设备中磁场控制系统进行分析研究,该系统主要包括磁场电源控制部分和磁场位置控制部分。系统上位机显示采用MCGS触摸屏,主控采用西门子PLC S7-200驱动变频器对电动机实现方向和速度控制,确保磁场装置停止在设定位置,并且具有上下限位保护。
【学位单位】：西安理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TN304;TP273
【部分图文】：

背景与意义期间，单晶硅等材料开始在工业上得到了广泛的使用。194半导体材料的重要性不言而喻，并且其快速的发展前景改变了通讯技术、大数据、航空航天等重大领域起到了革命性的推动产业的基础材料起到了关键的作用，如何制备出大尺寸、高品者做了大量的理论和技术研究。据数据统计，现如今硅材料在导体市场集成电路行业占有比例为99%以上,在半导体行业占关资料显示全世界半导体行业 2015 年的总成本投入已超过美元成本投入增加了 6.0%。同时半导体产业市场销售收入规了从 1987 到 2016 年近 30 年来全球半导体行业的销售规模看出全球半导体市场销售规模在周期性震荡中实现较为稳定到 3389 亿美元【4】。

首次针对二阶线性系统提出了有关变结构控制的文，提出了滑模变结构控制方法，并给出多个在展。K.D.Young 对滑模控制产生的抖振进行了分80 年以后，随着电力电子技术的发展，大功率切使得变结构理论在实践中得到推广应用【27,28,29】。，现有的改进方法包括有改进趋近率【30,31】、准滑制【33】、自适应滑模变结构控制【34】、改进终端滑37】、改进神经滑模变结构控制【38,39】等等，这些方电力电子开关变换器由于自身的开关特性，而变该方法在电力电子开关变换器应用方面具有实际本原理nxx R )状态空间中 ()(,,)012 ns xsxx x滑模切间分为 s 0和 s 0上下两个部分。

图 2-2 Buck 变换器拓扑结构Fig2-2 Topology structure of Buck converter图 2-3 Buck 变换器的两种工作状态：(a)u=1;(b)u=0Fig2-3 Two working states of the Buck converter：(a) u=1; (b) u12LLciidtduC incLuVudtdiL 11dtdiuRiLLcL222 2oLi i
【参考文献】

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本文编号：2889749