恒流源对高温发热系统控制的研究

发布时间：2020-06-02 01:15

【摘要】：随着现代经济的发展,电源作为各行各业的基础,人们对电源的需要不断增加,因此在现代电子领域中对电源的研究学习已经成为科研人员一个努力的方向。现在人们对精度高、稳定度高等优良性能的智能化恒流源的需要越来越迫切,恒流源不仅具有使用价值,而且能够带来经济效益。恒流源广泛应用于工控、军工、电器、航天等工业生产和生活的领域,航天器外罩耐热材料需要通过高温热模拟实验检验,本文主要研究的是利用恒流源为高温发热系统提供输出电流,用于模拟航天器等所经历的高温高辐射环境,为内部载荷热设计提供外部条件以及验证依据。本文深入分析了开关电源的原理,各种拓扑结构及特点等有关知识,对各种拓扑结构所组成的电路进行了优缺点的对比,设计了一种基于半桥拓扑结构的恒流源。本设计采用了一款高性能的脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation,PWM)控制器UC3825为控制的核心,给出了恒流源电路的整体设计图,并对组成恒流源的电磁干扰(Electro Magnetic Interference,EMI)电路、输入整流滤波电路、高频逆变电路、控制电路、保护电路、输出整流滤波电路、控制电路、保护电路、辅助电源等几部分电路进行的设计分析并对其作用进行了阐述。本文是采用UC3825产生的高频PWM信号通过驱动芯片IR2110对半桥型逆变器的开关管提供控制信号,使其交替的导通与截止,将经过整流滤波后的直流电逆变成交流电,在通过输出整流电路得到稳定的直流电,为高温发热系统提供产生所需要的电流,建立了高温热模拟系统的数学模型,并利用基于反向传输(Back Propagation,BP)神经网络比例积分微分(Proportion Integration Differentiation,PID)控制算法对该模型进行了仿真,同时对BP神经网络PID控制与常规PID控制进行了对比,得到BP神经网络PID控制具有优越性。最后通过对该恒流源的性能进行测试,测试表明,具有良好的性能。
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半桥变换器,电路结构

半桥变换器电路在开关电源中是一种常用的拓扑结构，其组成部分包括半桥逆变器、高频变压器，，电路利用率高，效率高，电路相对简单，其主要实用于电压较低的场合。其半桥变换器电路如图3-1所示。图 3-1 半桥变换器电路结构Fig.3-1 Half-bridge converter circuit structure3.1.1 半桥变换器工作原理根据本设计的需求，开关管选用的是IRF460，其耐压高并且价格实惠，是开关电源中常用的开关管。工作原理：半桥变换器中的两个开关管依次导通和截止，来自市电经过整流滤波处理后所得到的电压输入到变压器T的原边，在变压器T的原边产生高频脉冲电压，副边产生交变的方波脉冲，以实现能量传输以及功率转换的作用。当开关管Q1处于导通状态时，此时开关管Q2处于截止状态，电流流经开关

半桥电路

美国Synopsys公司推出了仿真软件saber，在开关电源领域的时域和频域仿真中得到了广泛的应用，其强大的功能，在工程应用中起着越来越重要的作用，受到人们的青睐。半桥电路的仿真如图3-6所示：图 3-6 半桥电路仿真Fig.3-6 Half - bridge circuit simulation
【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN86

【参考文献】