热压机100KW新型加热电源的研制

论文摘要

随着材料技术的发展,各种高合金钢、高硅铝合金、高强度的复合材料等的出现,对切削加工提出了更高的要求；同时世界的制造业中心向我国转移以及建筑业的飞速发展也在客观上提高了对超硬材料工具的需求程度。和本文设计的电源系统配套的SJJ系列热压机主要用于金刚石等超硬材料工具的制造。该电源采用以ARM CORTEXM3为内核的STM32F103VBT6作为主控芯片,逆变电路采用eupec公司的FF400R12KE3大功率IGBT为核心控制器件,采用数字PI调节,达到了对加热温度的精确控制。具体工作包括：硬件方面：介绍了整体框架的硬件设计。接着详细讲述了主功率逆变电路、IGBT驱动电路、CPU核心板、测量检测保护电路、辅助电源设计、IGBT驱动电路和调试接口的设计。软件方面：介绍了本课题调试程序所使用的IAR EWARM开发环境,描述了ST公司提供的固件库函数的使用。介绍了通用定时器产生SPWM波的逆变控制算法和温度调节的PID控制策略代码均采用C语言编写,模块化设计,可读性强。同时分析了系统的电磁兼容性EMC设计的原理,并提出了本系统的抗干扰方法和措施。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.1.1 超硬工具材料概述
• 1.1.2 超硬材料工具的发展前景
• 1.1.3 热压法制造金刚石工具
• 1.2 热压机加热电源设计
• 1.2.1 热压机加热原理
• 1.2.2 热压机加热电源简介
• 1.3 选题的意义以及本课题所做的工作
• 1.3.1 选题的意义
• 1.3.2 本课题所做的工作以及章节安排
• 2 功率逆变电路设计
• 2.1 输入三相整流
• 2.2 IGBT全桥逆变模块
• 2.2.1 主逆变结构原理介绍
• 2.2.2 BUCK变换器工作原理
• 2.2.3 IGBT逆变模块以及隔离驱动保护
• 3 热压机控制系统硬件设计
• 3.1 系统硬件设计框架图
• 3.2 CPU核心板的设计
• 3.2.1 STM32F103简介
• 3.2.2 选择STM32F103芯片作为控制核心的原因
• 3.2.3 核心板电路设计介绍
• 3.3 测量检测保护控制模块
• 3.3.1 电流检测电路
• 3.3.2 电压检测电路
• 3.3.3 温度测量电路
• 3.3.4 电压和温度信号的传输
• 3.4 辅助电源板
• 3.5 变压器次级能量释放模块
• 4 系统的电磁兼容性设计
• 4.1 电磁兼容性简介
• 4.2 干扰的来源
• 4.3 设计采用的抗干扰措施
• 4.3.1 光电耦合
• 4.3.2 模块化的系统布局
• 4.3.3 接地技术
• 4.3.4 其他抗干扰措施
• 5 系统软件设计
• 5.1 SPWM波的软件实现原理
• 5.2 使用STM32F103产生SPWM波
• 5.3 热压机温度的PID控制
• 5.4 软件开发环境介绍和程序设计
• 5.4.1 集成开发环境EWARM介绍
• 5.4.2 IAR J-Link仿真器简介
• 5.4.3 固件函数库
• 5.4.4 程序设计及实验结果
• 6 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历