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基于数字控制的电火花加工脉冲电源的研究

作　者: 郑岩
导　师: 刘闯
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 电力系统及其自动化
关键词: EDM ZVS DSC 数字控制 LCC谐振变换器 移相控制
分类号: TM461
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 114次
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内容摘要


电火花加工(EDM)已经发展成一种极其重要的加工手段,在工业界发挥着不可替代的作用。EDM电源作为电火花加工系统中重要组成部分之一,其性能对电火花加工的各项工艺指标有较大的影响。随着数字控制技术的迅猛发展,数字信号控制器性能不断提高,已大量应用于电力电子变换技术之中,为EDM电源的数字化控制提供了可能。本文针对EDM电源的技术要求,设计了基于LCC谐振变换器的数字控制式EDM电源方案。经研究表明,LCC串并联谐振变换器作为其主电路拓扑,采用恒频移相控制方式,不仅具有ZVS特性,而且表现出良好的负载适应性;在简化电路结构的同时,又使电源更加高效节能。文中首先对LCC谐振变换器详细的原理分析,掌握了变换器的运行规律;利用基波近似分析法,对恒频移相控制条件下变换器进行了建模,并对其工作特性进行了分析;在此基础上,对谐振参数进行了优化设计和仿真验证,给出了一种简单直观的LCC谐振变换器的参数设计方法;接下来,根据EDM电源的设计指标,以Microchip公司的新型数字信号控制器为控制核心,完成了基于数字控制的EDM电源系统设计,包括功率部分的硬件设计,以及数字控制策略;最后,通过实验验证该数字控制EDM电源系统具有良好的性能。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-14
第一章 绪论  14-25
  1.1 课题研究背景  14-17
    1.1.1 电火花加工(EDM)原理简介  14-16
    1.1.2 EDM 电源研究现状  16-17
  1.2 谐振变换器概述  17-19
    1.2.1 谐振网络  17-19
    1.2.2 谐振变换器控制方式  19
  1.3 数字控制系统概述  19-22
    1.3.1 数字控制技术概述  19-20
    1.3.2 数字信号控制器(DSC)在开关电源中的应用  20-21
    1.3.3 dsPIC30F3010 芯片介绍  21-22
  1.4 课题研究的意义  22-24
  1.5 课题研究的主要内容  24-25
第二章 LCC 谐振变换器原理分析  25-32
  2.1 引言  25
  2.2 LCC 谐振变换器工作原理  25-29
    2.2.1 LCC 谐振变换器  25-26
    2.2.2 变换器等效电路  26-29
  2.3 LCC 谐振变换器工作模态分析  29-31
  2.4 本章小结  31-32
第三章 移相控制LCC 谐振变换器电路模型的建立  32-50
  3.1 引言  32
  3.2 移相控制LCC 谐振变换器稳态分析  32-39
    3.2.1 开关网络模型的建立  33-34
    3.2.2 整流网络模型的建立  34-38
    3.2.3 谐振网络模型的建立  38-39
  3.3 移相控制LCC 谐振变换器的工作特性  39-42
    3.3.1 变换器的电流传输特性  39-40
    3.3.2 变换器的控制特性  40-41
    3.3.3 变换器的输出特性  41-42
  3.4 移相控制LCC 谐振变换器的软开关特性  42-44
    3.4.1 移相控制LCC 变换器的工作区域  42-44
    3.4.2 桥臂死区时间的影响  44
  3.5 LCC 谐振变换器参数的优化选取  44-47
    3.5.1 谐振元件参数设计  44-45
    3.5.2 谐振参数优化选取步骤  45-47
  3.6 LCC 谐振变换器仿真分析  47-49
  3.7 本章小结  49-50
第四章 基于数字控制的独立式EDM 电源设计  50-71
  4.1 引言  50
  4.2 数字控制EDM 电源基本结构  50-51
  4.3 EDM 电源的硬件设计  51-58
    4.3.1 设计指标  51
    4.3.2 电路参数的设计  51-54
    4.3.3 电流采样和过流保护电路设计  54-55
    4.3.4 加工状态控制和过压保护电路设计  55-57
    4.3.5 MOSFET 驱动电路设计  57-58
  4.4 EDM 电源的软件设计  58-63
    4.4.1 资源配置  58-59
    4.4.2 数字控制算法  59
    4.4.3 移相角生成策略  59-61
    4.4.4 软件流程  61-63
  4.5 实验结果  63-70
    4.5.1 LCC 变换器的仿真与实验分析  63-68
    4.5.2 EDM 电源加工效果与分析  68-70
  4.6 本章小结  70-71
第五章 基于双管正激变换器的两级式EDM 电源设计  71-81
  5.1 引言  71
  5.2 数字控制两级式EDM 电源系统结构  71-72
  5.3 两级式EDM 电源工作原理介绍  72-77
    5.3.1 双管正激变换器工作原理  72-75
    5.3.2 后级加工模态  75-77
  5.4 两级式EDM 电源关键参数设计  77-79
    5.4.1 设计指标  77-78
    5.4.2 电路参数设计  78-79
  5.5 实验结果与分析  79-80
  5.6 本章小结  80-81
第六章 总结与展望  81-83
  6.1 全文工作总结  81-82
  6.2 后续工作展望  82-83
参考文献  83-87
致谢  87-88
在学期间的研究成果及发表的学术论文  88

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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 > 整流器
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