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大功率臭氧发生器开关电源的研制

发布时间:2019-02-08 20:13
【摘要】:本文主要研究了以耦合电感交错并联作为前级主拓扑,以移相全桥变换器作为后级逆变主拓扑,以DSP作为核心控制芯片的臭氧发生器高频逆变电源,并介绍了1kW/25kHz电源样机的设计及制作过程。本设计的前级功率因数矫正部分,采用耦合电感式交错并联Boost PFC电路,与传统的Boost PFC电路进行了比较,分析主电路的工作状态和电路特性,得到了耦合交错并联PFC电路具有纹波小、损耗低等特点,分析并用Matlab验证了电路在占空比不均衡时具有很好的自动均流能力。深入研究了UCC28070控制芯片的各项特性,设计并验证补偿网络的动态特性,并设计了基于该芯片的控制电路。高频高压逆变电路采用硬开关方式,不仅功率开关器件瞬间承受大电流应力和电压应力,而且其开通和关断过程损耗很大。本设计的后级高频逆变部分,采用移相全桥式软开关技术。根据介质阻挡型臭氧发生器的特性,对串联谐振电路各个工作情况进行了详细的分析与理论推导,得出一系列逆变电路的重要参数,基于这些参数设计了电路元件和电路控制参数。逆变部分控制电路基于TMS320F28027型DSP芯片,详细介绍了基于DSP的软件设计,满足了系统控制的实时性和灵活性要求。最后对整个开关电源进行实验验证,表明了该拓扑在大功率高频臭氧开关电源应用上的高功率因数和高效率,分析了试验中的问题和可能原因。试验结果证明设计的样机满足了设计要求。
[Abstract]:In this paper, the high frequency inverter power supply of ozone generator is studied, which uses the coupling inductance staggered parallel connection as the main topology of the front stage, the phase-shifted full-bridge converter as the main topology of the back-stage inverter, and the DSP as the core control chip. The design and manufacture process of 1kW/25kHz power supply prototype are also introduced. In the former power factor correction part of the design, the coupling inductor staggered parallel Boost PFC circuit is used to compare with the traditional Boost PFC circuit, and the working state and circuit characteristics of the main circuit are analyzed. It is found that the coupled interleaving parallel PFC circuit has the characteristics of low ripple and low loss. It is analyzed and verified by Matlab that the circuit has good automatic current-sharing capability when the duty cycle is not balanced. The characteristics of UCC28070 control chip are studied, the dynamic characteristics of compensation network are designed and verified, and the control circuit based on the chip is designed. The high frequency and high voltage inverter circuit adopts the hard switch mode, not only the power switch device bears the high current stress and the voltage stress instantly, but also its turn-on and turn-off process loss is very big. The phase-shifting full-bridge soft-switch technology is used in the back stage high-frequency inverter. According to the characteristics of dielectric barrier ozone generator, the working conditions of series resonant circuit are analyzed and deduced in detail, and a series of important parameters of inverter circuit are obtained. Circuit components and circuit control parameters are designed based on these parameters. The inverter part control circuit is based on TMS320F28027 type DSP chip. The software design based on DSP is introduced in detail, which meets the requirements of real-time and flexibility of system control. Finally, the experimental results of the whole switching power supply show that the topology has high power factor and high efficiency in the application of high-power high-frequency ozone switching power supply. The problems and possible reasons in the experiment are analyzed. The experimental results show that the prototype meets the design requirements.
【学位授予单位】:上海电机学院
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TN86

【参考文献】

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本文编号:2418754

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