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大功率软开关电镀电源主电路的设计与研究

作　者: 刘丰
导　师: 孙强
学　校: 西安理工大学
专　业: 检测技术与自动化装置
关键词: 开关电源 自动均流 ZVZCS C型缓冲
分类号: TN86
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


电镀电源作为一种变流设备,对镀层质量和电镀效率有直接的影响。高频软开关电镀电源是一种新型高效的电源技术,是目前研究的热点和将来电镀电源的趋势。本论文深入研究了大功率高频软开关电镀电源的主电路及其关键技术。本文首先介绍了软开关技术的基本概念和全桥逆变电路的工作原理,通过分析比较软开关技术的优缺点,结合IGBT的开关特性,选择全桥移相PWM-ZVZCS软开关方案,在当前比较常用的几种拓扑结构中,从软开关实现范围、电路损耗和成本等多方面进行了对比研究,确定采用以输出滤波耦合电感辅助电路协助滞后臂零电流关断的电路拓扑结构。详细了分析了该结构电路的工作原理和各个模态。其次,针对逆变电路中IGBT开关管的过电压现象,采用PSPICE仿真软件对影响过电压的参数进行了仿真研究,得出各参数与过电压量的关系。在相同抑制对象下,通过仿真研究比较了各种常用缓冲电路的吸收效果。以大功率全桥移相电路为应用对象,重点对C型缓冲电路在移相控制方式下的各个工作模态进行了详细的分析和研究,并通过仿真研究了缓冲电容和电阻值对缓冲效果的影响。同时,设计了四组变压器的串并联结构来解决大电流输出的均流问题。并通过仿真验证了其可行性和均流效果。按功率分配要求设计了一台25KW容量的变压器。最后在以上分析研究的基础上,对主电路进行了系统的参数设计。通过系统仿真,在指标输出范围内实现了逆变电路IGBT的ZVZCS、高频整流二极管的均流、有效抑制了IGBT的过电压。验证了这款高效率、高可靠性电源的可行性。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-7
1 绪论  7-11
  1.1 电镀电源的研究背景及意义  7
  1.2 电镀电源发展历程及趋势  7-9
    1.2.1 电镀电源的发展历史  7-8
    1.2.2 开关电镀电源的发展趋势  8-9
  1.3 本文研究目的和主要内容  9-10
  1.4 小结  10-11
2 主电路结构研究  11-22
  2.1 概述  11
  2.2 开关电源工作原理  11
  2.3 输入整流电路  11-12
  2.4 高频逆变电路  12
  2.5 高频整流电路  12-16
    2.5.1 半波整流  12-13
    2.5.2 全波整流  13-14
    2.5.3 倍流整流  14-15
    2.5.4 桥式整流  15
    2.5.5 高频整流拓扑的选择  15-16
  2.6 变压器结构  16-21
    2.6.1 二极管并联均流  16-17
    2.6.2 仿真验证  17-21
  2.7 系统结构图  21
  2.8 小结  21-22
3 全桥移相软开关变换器  22-34
  3.1 软开关技术介绍和分类  22
  3.2 PWM全桥直流变换器  22-25
  3.3 PS-FB-ZVS-PWM DC-DC变换器  25-26
  3.4 PS-FB-ZVZCS-DC-DC变换器  26-33
  3.5 小结  33-34
4 IGBT缓冲电路的研究  34-45
  4.1 IGBT的过电压现象  34-36
  4.2 缓冲吸收电路  36-39
  4.3 移相控制的C型缓冲电路  39-44
    4.3.1 移相控制C型缓冲电路工作原理  39-42
    4.3.2 移相控制方式下C型缓冲电路中各参数对吸收效果影响  42-44
  4.4 小结  44-45
5 主电路参数设计及仿真验证  45-64
  5.1 电源指标要求  45
  5.2 输入电路  45-50
    5.2.1 整流桥计算  45-47
    5.2.2 输入滤波参数计算  47-48
    5.2.3 输入滤波电感计算  48-50
  5.3 DC-DC直流变换电路  50-57
    5.3.1 逆变桥  50-51
    5.3.2 变压器参数计算  51-54
    5.3.3 输出整流电路计算  54-55
    5.3.4 输出滤波电路参数计算  55-57
  5.4 仿真验证  57-63
    5.4.1 仿真模型的建立  57-58
    5.4.2 仿真结果  58-63
  5.5 小结  63-64
6 全文总结  64-65
致谢  65-66
参考文献  66-67

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 无线电设备、电信设备 > 电源
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