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ESP三相中频直流高压电源的主回路设计

作　者: 孙清雷
导　师: 杨继新；陶学恒
学　校: 大连工业大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 静电除尘器 直流高压电源 IGBT 逆变电路 PWM
分类号: TM464
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


静电除尘器在减少工业粉尘的排放量、降低大气环境污染、保护生态环境和人体健康等方面发挥着重要作用。静电除尘电源的性能决定着静电除尘器的除尘效果。当前工业上常用的静电除尘器电源一般为工频单相可控硅电源,其性能已不能满足市场需要。国内的高频开关电源的研究刚刚起步,还不具备大规模使用的条件；国外的高频开关电源产品非常昂贵。中频电源既能满足环保方面的迫切需求,又能短时间内形成生产规模,是理想的静电除尘器电源设备的过渡方案。本论文主要内容是以大连蓝清自控设备有限公司的电源研发项目为基础,对三相中频直流高压电源的主回路部分进行研究,并给出主要研制过程。在论文中,介绍了静电除尘方面的背景和静电除尘器电源当前的发展状况,对比了几种常用的静除尘器电源。三相中频直流高压电源采用绝缘栅双极型晶体管(IGBT)作为主回路的核心器件,文中介绍了IGBT基本特性和用于控制IGBT器件的PWM控制技术。三相中频直流高压电源主回路的设计包括三相桥式整流电路,电压型全桥IGBT逆变电路,中频变压器升压和高压硅堆全桥整流的主电路结构设计。在完成主回路原理图和安装工艺图后,通过计算确定了二极管、滤波电感、滤波电容的参数,IGBT器件和电流霍尔元件的具体型号。详细分析了逆变电路中开关器件的工作模式。设计了IGBT器件驱动电路、缓冲电路和散热装置。设计了合适的过电流保护方案。说明了开关器件的安装工艺。介绍了中频升压变压器的设计难点和设计过程。根据理论分析、设计和参数计算,选取了实物器件,组装了三相中频直流高压电源样机。对电源样机进行了多次的实验,根据实际情况不断地完善电源样机。经过实验结果证实,电源样机输出的波形与理论设计相符,电源效率高,达到了项目的设计要求。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章 绪论  9-21
  1.1 引言  9-10
  1.2 ESP除尘原理  10-14
    1.2.1 工作原理  10-12
    1.2.2 电除尘器效率分析  12-14
  1.3 静电除尘器电源的供电方式  14-17
    1.3.1 单相工频可控硅电源  14-15
    1.3.2 三相工频可控硅电源  15-16
    1.3.3 高频开关电源  16-17
  1.4 静电除尘器电源的研究现状和发展趋势  17-19
  1.5 选题意义和本文工作  19-21
第二章 变频器件及控制技术  21-33
  2.1 绝缘栅双极型晶体管(IGBT)  21-24
    2.1.1 IGBT的基本特性  22-24
  2.2 PWM控制技术  24-33
    2.2.1 PWM综述  24-27
    2.2.2 SPWM的实现  27-33
第三章 三相中频直流高压电源主回路设计  33-58
  3.1 整流滤波电路的设计  36-39
    3.1.1 整流桥二极管的选择  36-37
    3.1.2 滤波电容、电感的选择  37-39
  3.2 逆变电路的设计  39-54
    3.2.1 功率开关器件IGBT的选择  39-42
    3.2.2 逆变电路工作过程分析  42-47
    3.2.3 缓冲电路的设计  47-50
    3.2.4 逆变回路开关器件的安装  50-52
    3.2.5 散热设计  52-53
    3.2.6 隔直电容  53-54
  3.3 三相中频直流高压电源用中频变压器的设计  54-58
第四章 三相中频直流高压电源控制系统的研究  58-64
  4.1 三相中频直流高压电源控制系统  58-59
  4.2 IGBT驱动电路的选择和过电流控制  59-64
    4.2.1 IGBT驱动电路的选择  59-60
    4.2.2 IGBT过电流保护  60-64
      4.2.2.1 过电流产生的原因  60-61
      4.2.2.2 霍尔元件的选取  61-62
      4.2.2.3 霍尔元件安放的位置  62-64
第五章 三相中频直流高压电源实验结果和波形分析  64-69
第六章 总结  69-71
  6.1 研究工作总结  69-70
  6.2 未来的工作  70-71
参考文献  71-73
致谢  73-74
附录A 选用IGBT的性能曲线  74-76
附录B 样机主回路部分照片  76-78
附录C 主回路原理图  78

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 变压器、变流器及电抗器 > 变流器 > 逆变器
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