3kA/60V开关电源模块的研制

发布时间：2021-04-01 13:38

　　开关电源因具有体积小、节省原材料、重量轻、闭环调节等优良性能,已被广泛应用于人们的日常生活、工业生产、科研和军事领域等各个方面。本论文旨在研究可并联的3kA/60V开关电源模块,用于替代真空电弧炉行业的晶闸管可控整流电源,冶金行业的真空熔炼领域需要的直流电源电流通常高达几千安培以上,开关电源模块电能变化过程为AC^DC^AC^DC,变压器的设计采用一次侧串联、二次侧经高频整流后并联的方式,目的是将电压先降低到一定的等级,然后再并联使输出电流达到设计的要求。研究内容包括主电路拓扑结构、高频变压器、控制系统、合理的开关运行频率和针对频繁短路冲击性负载的完善保护机制和报警功能。 

【文章来源】：西安石油大学陕西省

【文章页数】：69 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究现状
        1.1.1 国外研究现状
        1.1.2 国内研究现状
    1.2 研究的目的及意义
    1.3 研究的主要内容
    1.4 本章小结
第二章 3KA/60V开关电源模块总体拓扑
    2.1 开关电源的基本原理
    2.2 开关电源模块的技术难点
    2.3 3KA/60V开关电源的设计方案
    2.4 开关电源常用的拓扑结构
        2.4.1 非隔离型开关电源电路
        2.4.2 隔离开关电源电路
        2.4.3 3 kA/60V开关电源的拓扑结构选择
    2.5 本章小结
第三章 3KA/60V开关电源模块主电路的设计
    3.1 3KA/60V开关电源模块设计要求
    3.2 主电路拓扑结构
    3.3 EMI滤波器
    3.4 输入整流电路
        3.4.1 基本原理
        3.4.2 三相桥式不可控整流电路特点
    3.5 滤波电路的设计
        3.5.1 输出滤波电感
        3.5.2 输出滤波电容
        3.5.3 输入滤波电容
    3.6 快恢复二极管的选型
    3.7 单相全桥逆变电路
        3.7.1 IGBT选型
        3.7.2 IGBT的驱动电路
        3.7.3 HL402在 3kA/60V开关电源中的应用
        3.7.4 应注意的事项
    3.8 本章小结
第四章 高频变压器的设计
    4.1 高频变压器设计的特殊问题
        4.1.1 集肤效应
        4.1.2 集肤效应的危害
    4.2 变压器的设计
        4.2.1 变压器铁芯的选择
        4.2.2 高频变压器的设计
    4.3 线圈的排列
        4.3.1 扩大线圈窗口的宽度
        4.3.2 交错
        4.3.3 高频变压器线圈的安排
    4.4 本章小结
第五章 控制电路的设计
    5.1 控制系统的方案设计
    5.2 TMS320F2812结构特点
    5.3 死区时间的补偿方法
        5.3.1 PWM波形的产生
        5.3.2 死区时间补偿方法
        5.3.3 基于DSP死区时间的补偿原理
        5.3.4 死区时间的软件实现
    5.4 保护电路的设计
        5.4.1 保护电路的实质
        5.4.2 过压保护
        5.4.3 缺相保护
        5.4.4 短路保护
        5.4.5 过热保护
        5.4.6 过流保护
    5.5 本章小结
第六章 软件仿真和部分硬件调试
    6.1 TMS320F2812软件平台
        6.1.1 CCS基本介绍
        6.1.2 CCS3.3 开发环境的特点
    6.2 硬件调试
        6.2.1 PCB板的调试
        6.2.2 主电路的调试
        6.2.3 调试应注意的问题
    6.3 仿真模拟验证
        6.3.1 高频逆变器仿真电路模型
        6.3.2 死区时间补偿方法
        6.3.3 仿真输出波形分析
    6.4 硬件输出波形分析
        6.4.1 控制电路的硬件调试板
        6.4.2 加入死区补偿驱动波形分析
        6.4.3 驱动的输出波形分析
        6.4.4 开关电源输出波形的分析
    6.5 本章小结
第七章 结论与展望
    7.1 本文所做的工作
    7.2 结论
    7.3 展望
    7.4 本章小结
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文
附录


【参考文献】：
期刊论文
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[2]高频逆变器IGBT的缓冲电路的优化设计与仿真[J]. 李盼盼,高俊岭.  黑龙江科技信息. 2015(27)
[3]高电压大功率开关电源拓扑电路的设计与研究[J]. 侯学龙,马云珑.  电子制作. 2015(09)
[4]IGBT开关机理对逆变器死区时间的影响[J]. 罗毅飞,刘宾礼,汪波,唐勇.  电机与控制学报. 2014(05)
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[6]浅谈三菱PLC电源无电压输出故障的检修[J]. 欧阳雄辉.  职业. 2012(11)
[7]便携式医用正弦波逆变电源的设计[J]. 赵强,崔畅.  中国组织工程研究与临床康复. 2011(39)
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[9]高频高压开关电源的设计和仿真[J]. 高立颍,金志辉,栾天.  电源技术. 2011(03)
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硕士论文
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[3]大功率直流高频电镀电源的设计与实现[D]. 王昭.河北大学 2013
[4]高频开关型可并联大电流直流模块的研究[D]. 张伊凡.西安石油大学 2013
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[6]特高压输电线路上尖端电晕放电的研究[D]. 郑天茹.山东大学 2010
[7]逆变式弧焊变压器磁场的数值模拟[D]. 吴治国.合肥工业大学 2010
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[9]高压同塔多回输电线路参数计算及软件的设计与研究[D]. 易杨.华中科技大学 2009
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本文编号：3113428