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电镀用高频开关电源技术研究

发布时间:2018-03-02 11:04

  本文关键词: 脉冲电镀电源 移相控制 双闭环 滤波采样 Matlab/Simulink仿真 出处:《长春工业大学》2017年硕士论文 论文类型:学位论文


【摘要】:目前大多数电镀使用输出为低压大电流的直流电源,但随着电镀技术的发展,低压大电流的直流电源已无法满足新型电镀技术的要求,例如新型脉冲电镀技术,新型脉冲电镀技术在反应过程中电沉积的沉积速度与电流效率高于传统电镀,在金属电镀方面,脉冲电镀的金属镀层更加致密,镀层表面晶体分布均匀,裂纹少。因此,为满足新型脉冲电镀技术对电源的要求,研究适用于新型脉冲电镀技术的高频开关电镀电源,本文主要内容如下:1.分析新型电镀技术脉冲电镀的原理,采用高频脉冲方波作为本文脉冲电镀电源的输出。2.设计电镀用高频开关电源主电路,主电路选择拓扑结构为DC/DC全桥变换电路,它由两个桥臂四个开关器件组成,开关器件选择IGBT,采用PWM移相控制器作为主电路控制器,控制主电路及IGBT开关动作,实现高频开关电源输出电压调节和频率调节功能。3.根据移相PWM控制DC/DC全桥变换电路的工作原理,建立移相全桥开关电源数学模型,对输出的电流与电压进行采样与闭环控制,采用经典PI调节实现双闭环调节,并用Matlab搭建控制器的Simulink模型进行仿真,根据伯德图分析电流与电压环调节器的稳定性。4.选择开关电源中开关器件IGBT、续流二极管、并联电容、串联谐振电感、滤波采样电容电感等参数,设计移相控制器与双闭环控制回路。5.根据所设计的主电路、移相控制器、滤波采样等电路,在Matlab/Simulink中搭建移相控制全桥变换电路仿真模型,对移相控制高频开关电源进行仿真,分析仿真结果,验证所设计的移相控制高频开关电源符合脉冲电镀电源性能要求,搭建简易测试电路测试主电路可行性。6.本文设计电源频率调节范围为4kHz到20kHz,输出电压调节范围为50V到100V。
[Abstract]:At present, most electroplating uses DC power supply with low voltage and high current, but with the development of electroplating technology, the DC power supply of low voltage and high current can not meet the requirements of new electroplating technology, such as the new type of pulse electroplating technology. The deposition speed and current efficiency of the new pulse electroplating technology are higher than that of the traditional electroplating technology in the reaction process. In the aspect of metal electroplating, the metal coating of pulse electroplating is denser, the crystal distribution of the coating surface is uniform, and the cracks are less. In order to meet the requirements of the new pulse electroplating technology for power supply, the high frequency switch electroplating power supply suitable for the new pulse electroplating technology is studied. The main contents of this paper are as follows: 1. The principle of the new type electroplating technology pulse electroplating is analyzed. The high frequency pulse square wave is used as the output of the pulse electroplating power supply in this paper. The main circuit of the high frequency switching power supply for electroplating is designed. The main circuit chooses the topology as the DC/DC full-bridge conversion circuit, which is composed of two bridge arms and four switching devices. IGBT is selected as switch device, PWM phase shift controller is used as main circuit controller, and main circuit and IGBT switch operation are controlled. According to the working principle of phase-shifted PWM control DC/DC full-bridge conversion circuit, the mathematical model of phase-shifted full-bridge switching power supply is established, and the output current and voltage are sampled and closed loop control. The classical Pi regulation is used to realize the double closed loop regulation, and the Simulink model of the controller is built by Matlab. According to the Birdchart, the stability of the current and voltage loop regulator is analyzed .4.The switching devices IGBT, the continuous current diode, the parallel capacitor in the switching power supply are selected. Series resonant inductance, filter sampling capacitive inductance and other parameters, phase shift controller and double closed loop control loop .5.According to the main circuit, phase shift controller, filter sampling circuit and so on, The simulation model of phase-shift control full-bridge converter circuit is built in Matlab/Simulink. The simulation results of phase-shift control high-frequency switching power supply are analyzed. The simulation results show that the phase shift control high-frequency switching power supply meets the requirements of pulse electroplating power supply. Build a simple test circuit to test the feasibility of the main circuit. 6. The design of power frequency regulation range from 4kHz to 20kHz, output voltage adjustment range from 50V to 100V.
【学位授予单位】:长春工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TN86

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本文编号:1556247

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