高可靠性的等离子切割电源设计与研究

发布时间：2017-12-15 13:32

  本文关键词：高可靠性的等离子切割电源设计与研究

  更多相关文章： 等离子切割电源 可靠性 十二脉波不控整流电路 移相全桥变换器 有限状态机

【摘要】：等离子切割技术正在不断发展,并被广泛应用在制造与加工工业领域中,单纯地提高切割质量与效率的目标,已经不能完全满足市场的需求,人们对等离子切割电源系统的可靠性也非常关注。本文结合等离子切割电源系统可靠性的理论,来指导等离子切割电源系统的设计与实现。将可靠性的理论引入到等离子切割电源的设计中,并分析了不同电路方案的等离子切割电源系统可靠性,主要包括整个系统的三相整流电路方案与DC-DC变换器的方案。对比分析了不同电路拓扑方案的可靠性,最终选择十二脉波不控整流电路作为系统的前级AC-DC变换电路,选择移相全桥变换器作为系统的后级DC-DC变换电路,并指出它们的优点以及需要解决的问题。参照某型特种等离子切割电源设备的技术指标,包括输入电流谐波畸变率、输出电压等级等,以及考虑电路拓扑的可靠性。本文采用一种带复合滤波装置的十二脉波不控整流电路作为整个系统的整流电路方案。先理论计算与仿真分析了常规十二脉波不控整流电路存在总谐波畸变率超标的问题。然后,为了降低输入电流的主要次谐波含量,设计了LC滤波参数以及合理配置陷波器的数目。最终,设计了一台50kVA的带复合滤波装置的十二脉波不控整流电路。在满载工况下,输入电流的THD低于3%,满足技术指标的要求。依据特种等离子切割电源的功率等级要求与可靠性的分析结果,采用移相全桥变换器作为等离子切割电源的DC-DC变换拓扑。先分析了等离子切割电源的工作原理,设计了一种双闭环的控制策略,仿真结果表明该策略具有较高的动静态性能。在软件设计中,有限状态机的软件控制流程具备较高的可靠性,而且实现方式简单有效。因此,本文采用有限状态机的控制方式设计与实现系统的软件部分。最后设计了一台12kW的等离子切割电源,实验结果验证了整个等离子切割电源具备良好的动态性能和较高的工作可靠性。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG483

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本文编号：1292159