微弧氧化脉冲电源主电路及其保护电路设计

为了制造新型微弧氧化脉冲电源,根据对微弧氧化负载特性的研究,设计了一种微弧氧化脉冲电源的主电路及其保护电路,并对主电路进行调试。主电路以三相整流与斩波相结合,重点介绍整流器和斩波器的选择;保护电路的设计主要使用均流电抗器且并联多个IGBT;通过对主电路进行上电调试并分析所得波形,结果表明:该电源主电路设计合理,保护电路设计完善,实现了过电压、过电流和对主电路的保护。说明该电源主电路及保护电路设计完全满足微弧氧化工艺要求,为微弧氧化技术的发展奠定了良好的基础。     

高频脉冲电子束偏压电源设计

为了实现具有陡峭上升沿和下降沿的高频脉冲偏压,改善高频脉冲电子束束流品质,提出了基值偏压直流电源、脉冲偏压直流电源和高压斩波主电路串联的主电路结构。高压斩波主电路通过MOSFET功率开关管导通和关断将脉冲偏压直流电源变换为高频脉冲偏压输出,使脉冲偏压具有快速变化的上升沿和下降沿;基于调制解调工作原理,设计了高压隔离通讯电源,实现了脉冲频率、占空比等高频脉冲偏压参数及命令从低压电路向高压斩波电路的可靠传输并生成PWM波形;设计了专门的高压隔离供电电源,实现了高压端高压斩波电路的可靠供电与驱动。基于上述技术,研制出高频脉冲电子束偏压电源,获得了具有陡峭上升沿和下降沿的高频脉冲偏压输出,20 kHz时脉冲偏压上升沿≤1μs。     

软斩波功率控制IGBT四倍频300 kHz/50 kW焊接电源

提出了一种IGBT四倍频分时控制300kHz大功率感应焊接电源．功率调节由三相桥式不控整流电路和直流斩波电路组成,斩波电路采用有源无损缓冲Buck变换器,在较宽的负载范围内使主、副开关管和续流二极管均实现软开关．采州四组IGBT并联的逆变器,对每个IGBT进行分时控制,逆变器的工作频率是IGBT开关频率的四倍．逆变器工作在负载谐振状态,开关管工作在零电流开通和零电压关断的条件下．设计了输出300kHz／50kW的串联谐振感应焊接电源,给出了设计参数和试验波形．结果表明．采用四倍频分时控制的方法,用IGBT替代功率MOSFET制作高频大容量感应加热焊接电源成为可能．     

一种微秒级脉冲电解加工工程化电源研制

针对针阀体喷孔的去毛刺技术要求,研制了一种以IGBT为开关器件的微秒级脉冲电源。该电源采用直流加斩波输出方案,直流部分采用现有稳压直流电源,设计了该电源斩波部分脉冲发生电路、推动电路、电源主电路和保护电路。使用该电源进行了针阀体电解去毛刺工艺实验,实验数据表明喷孔流量和压力室杂散腐蚀程度达到设计技术要求。     

大功率低纹波等离子喷涂斩波电源研制

等离子喷涂电源通常采用可控硅整流电源或逆变电源,存在效率低、输出电流纹波大等问题,难以满足等离子喷涂工艺的特殊要求.文中提出了一种基于八相交错并联Buck变换器的大功率等离子喷涂斩波电源.首先设计了斩波电源的电路拓扑,分析了斩波电源的工作原理和电流纹波产生机理,阐明了并联相数、占空比对电流纹波的影响规律,并进行了仿真验证.然后,基于等离子喷涂工艺对电源特性的要求,设计出功率为40 kW的四相交错并联模块,在CAN总线协同控制下,组成80 kW的八相交错并联斩波式等离子喷涂电源.最后,搭建了等离子喷涂斩波电源样机,进行了喷涂试验,测试了电源的输出纹波和效率.试验结果表明,与传统的可控硅整流电源和逆变电源相比,斩波电源的电流纹波率降低50%以上,电源效率最高达到94.5%.     

一种PCVD用直流脉冲电源研制

提出了一种ＰＣＶＤ炉用新型幅度调制型直流脉冲电源。它包括三相整流滤波电路、ＩＧＢＴ逆变电路、输出整流电路、输出取样电路、辅助电源电路、过流保护电路、高频脉冲发生琢反馈控制单元、低频基波发生器等。三相整流滤波电路的输入端接外３８０Ｖ交流电源，其输出端经过ＩＧＢＴ逆变电路、输出整流电路到外部表面处理设备；低频基波实现对高频脉冲的幅度调制、取样电路和反馈控制单元完成输出脉冲的恒定、电平的钳位、另外低频基     

逆变式微弧氧化电源设备的研制

针对微弧氧化工艺对电源的特殊要求,研制了大功率逆变式微弧氧化电源.详述了逆变式微弧氧化电源主电路的结构和工作原理,介绍了以dsPIC30F6010为核心的控制系统及软件设计.将两级逆变技术应用于微弧氧化电源中,由于逆变频率较高,极大地提高了系统的控制精度和响应速度.通过对微弧氧化电源的输出波形分析和微弧氧化产品的性能测试,结果表明,该电源输出稳定,波形一致性好,产品性能优良,工艺优势明显.证明了该电源设计合理,完全能够满足微弧氧化的工艺要求.     

静液脉冲电化学精密减薄恒流脉冲电源的研制

针对脉冲电化学精密减薄技术的需要，把直流斩波变换技术应用于脉冲电源中，研制了由斩波变换器和并联脉冲电路组成的恒流脉冲电源。初步实验表明，所研制的脉冲电源工作可靠、输出脉冲电流稳定、脉冲参数调节方便。     

大功率脉冲电化学光整加工电源的研制

脉冲电化学光整加工技术是近年来新发展的一种高效的光整加工方法,需要用高频窄脉宽大功率的脉冲电源.该电源的设计采用了单片机AT89s52作为主控部分,通过8254-2可编程定时器/计数器输出频率和占空比可调的脉冲方波,并使用M57962AL来驱动和保护IGBT,实现了把直流电压信号斩波成脉冲电压信号输出.     

新型超窄脉宽脉冲电源的设计与实现

脉冲电源的脉宽及占空比对电化学加工的精度有着重要的影响。传统的脉冲电源一般采用开关斩波形式,对开关器件的开关速度要求很严格,且对开关器件的驱动也有很高的要求。对于电化学微细精加工,常用的开关器件很难达到超窄脉宽的要求。利用DDS信号电路产生基本信号,结合脉冲调理电路,设计一种新型超窄脉宽脉冲电源。实践表明:该超窄脉宽脉冲电源的脉宽最低可达10 ns,占空比可调,输出信号稳定性强,被成功应用于光学码板的加工。     

电容充放电脉冲数字控制型电火花沉积电源

传统的电火花沉积电源由于放电电压不能连续调整,导致电火花沉积应用范围受限、效率较低.针对这点不足,研制了一台电容充放电脉冲数字控制型电火花沉积电源.该电源包括微处理器、整流滤波电路、充电及其驱动电路、充电电压比较电路、放电及其驱动电路、运动电极等.电源充电过程和放电过程交替进行,可以对放电电压进行无级调整,实现放电能量的无级调整,放电频率也可无级调整.结果表明,电源在电极与工件短路时,可控硅仍能可靠关断,放电参数调整方便,适应各种工艺条件的要求.     

基于电容快速充放电控制的变极性微电阻点焊电源的设计

针对传统晶体管式电阻点焊电源负载持续率低,电源输出模式单一和焊接接头一致性差等问题,设计了一种可实现电容快速充放电的变极性晶体管式微电阻点焊电源.分析了电源负载特性,设计了基于全桥逆变+H桥双相斩波电路的电源主电路拓扑,设计了基于高性能STM32双核控制器的数字化电源控制系统,提出了多阶段变脉宽式电容组快速充电方法,开展了电源输出特性测试和铜-镍薄片单面双点工艺试验.试验结果表明,设计的电源输出负载持续率可达5%以上,极性切换时间可低至0.1 ms以下,变极性输出模式可有效解决单极性模式下因极性效应现象造成的焊点尺寸不一的问题,电压控制模式焊接过程焊接接头性能优于电流控制模式和功率控制模式.     

电压型PWM整流器直接功率控制系统的仿真研究

基于三相PWM整流器的矢量控制原理,建立了整流器所需的功率控制模型,根据功率控制数学模型,详细分析了基于直接功率控制策略的三相电压型PWM整流器控制系统的组成与原理。在Matlab/Simulink环境下,搭建了直接功率控制系统的仿真模型,并与传统的采用电压电流双闭环控制策略的控制系统进行比较。仿真结果表明,DPC系统具有更好的动,静态特性,并且结构简单,无需PWM调制模块,高功率因数等优点。     

激光冲击强化电源拓扑及控制

采用IGBT全桥逆变电路作为钕玻璃激光器本征级和放大级泵浦氙灯驱动电源主电路拓扑,结合内环为电流控制,外环为电压控制的双闭环控制电路实现了氙灯驱动电源储能电容的恒流限压充电.高压脉冲触发电路由气体放电管与高压脉冲变压器构成,可产生电压峰值高达30 kV的高压脉冲信号,能可靠击穿泵浦氙灯.设计了脉冲氙灯放电触发脉冲工作时序电路,当系统工作在调Q模式时,可以获得峰值功率很高的巨脉冲激光输出.对TC4钛合金TIG焊接头进行了激光冲击强化处理,效果显著.     

超音频脉冲电源及其与焊接电源的并联耦合

研发了用于复合型超音频脉冲电弧焊接的超音频脉冲电源,其输出脉冲电流的频率和幅值可独立调节和准确控制,并提出了“并联+辅助网络”耦合方式.在建立输出脉冲电流控制模型的基础上,构建了包含降压变换器、全桥变换器和高频耦合变压器的超音频脉冲电源功率变换电路;脉冲电流频率的调节通过改变全桥变换器的开关频率实现,脉冲电流幅值采用对降压变换器的输出电压幅值和全桥变换器的输出电压占空比进行两级反馈控制,以保证其准确性和稳定性.结果表明,超音频脉冲电流的频率和幅值调节快速、准确、稳定,与焊接电弧具有良好的耦合效果.     

晶闸管弧焊整流数字控制的研究

针对大功率弧焊整流焊机的工作环境及工作特点,本文详细分析了弧焊整流电源的拓扑电路以及数字控制的分析。在焊接过程中,根据焊接的需要其焊接电流值大小应实时变化,当通过改变SCR的触发角不能满足焊接功率时,可通过改变三相变压器输出的电压值来自适应焊接电流的大小,因此,本文采用了多输出变压器来满足宽范围的焊接电流值；在数字控制中采用DSP和FPGA共同实现焊接的电压、电流和温度采样以及用FPGA对SCR可靠稳定的触发。数字控制实现时是对焊接输出出的电压和电流进行采样,通过闭环进行PI控制运算,实现方法是采用DSP芯片处理器控制整个电焊机的性能和功能以及开关量信号的采样,由FPGA运算SCR触发导通角的大小,并发出触发信号让SCR可靠稳定的导通和关断。通过理论分析,实验验证了该控制系统拓扑电路的正确性以及控制方法的可行性,从而保证系统能稳定和可靠的运行。     

逆变弧焊电源的三相功率因数校正器

对于三相输入的大功率逆变弧焊电源,采用三相升压拓扑进行功率因数校正,以矢量变换的思想研究其调制过程.总体系统的控制采用了双环思想,内环为电流环,用以实现输入电流对电压的相位跟踪,外环为电压环,负责控制输出电压的恒定,并为电流内环提供调制指令,系统采用双环控制,为使系统实现单个开关周期校正控制误差的无差拍控制,整个系统通过TMS320LF2407A DSP芯片控制,采用saber软件进行了仿真辅助分析,给出了电路系统的结构框图和控制方案以及软件流程,实现了电源系统的数字化.试验结果实现了功率因数为1,三相输入电流与输入电压均同相,且为较为标准的正弦波,电流谐波畸变远小于10%的目的,满足了国际上关于谐波限制的标准.