新型混凝土振动棒电源的研究与设计

论文摘要

随着电力电子技术的发展,各种用电设备的种类也越来越多,对电源的要求更加灵活多样。用电设备的小型化和低成本化使电源朝着轻、薄、小和高效率的方向发展。开关电源具有体积小、效率高等特点,广泛应用在工业、商业、民用、军事和航空航天等领域。本文以一种新型混凝土振动棒电源为研究对象,设计一款小型高效的开关电源,介绍了如何采用新的方法来设计产品,用以替代现有的电动机带发电机运行的产品电源。首先在了解现有产品性能的基础上,根据功能需要以及设计的要求,通过对几种电源设计方案的分析比较,论述了它们的可行性,确定了该电源系统的整体电路框架。然后结合所要设计系统的技术参数和要求,明确了系统主拓扑结构采用三级结构:不控整流环节、DC/DC降压环节和DC/AC逆变环节。本文选取了单端正激变换器为DC/DC部分的主电路形式,详细阐明了降压式PWM变换器的工作原理。DC/AC逆变采用三相电压型电路,分析了三相电压型逆变器的工作模式和控制方式。对主电路中的主要元器件进行了选型,设计了单端正激变换器中的变压器,计算了每一级输出滤波器的主要参数,并完成了控制电路和保护电路的设计。论文分析了整个闭环系统的控制模式和稳定性,利用MATLAB对整个系统进行仿真。仿真结果表明,本文设计的PWM开关电源满足高效率、高精度等设计要求,适合应用在新型混凝土振动棒的产品中。论文最后,对本课题所做的工作进行了总结,并对以后的工作提出了几点建议。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 开关电源技术概述
• 1.1.1 开关电源技术的发展历程及现状
• 1.1.2 开关电源的发展展望
• 1.2 课题简介
• 1.2.1 研究背景
• 1.2.2 主电路方案选择
• 1.2.3 系统的原理框图
• 1.2.4 本文的主要研究工作
• 第二章 三相不控整流部分的设计与实现
• 2.1 引言
• 2.2 三相不控整流电路
• 2.2.1 三相半波不控整流电路
• 2.2.2 三相桥式不控整流电路
• 2.3 电路设计及相关器件选型
• 2.4 输出滤波器的设计
• 第三章 直直变换器的设计与实现
• 3.1 引言
• 3.2 单端正激变换器
• 3.2.1 基本工作原理
• 3.2.2 磁通复位绕组N 3 的工作原理
• 3.2.3 电感的最小值与最大值
• 3.2.4 单端正激变换器电路的特点
• 3.3 单端正激变换器的硬件实现
• 3.3.1 工作频率的确定
• 3.3.2 输出/输入电压与导通时间和匝数比的关系
• 3.3.3 元器件的选择
• 3.3.4 IGBT 驱动电路
• 3.4 40kHz 高频变压器的设计
• 3.4.1 变压器的性能指标
• 3.4.2 磁芯的选择和工作点的确定
• 3.4.3 变压器主要参数的设计
• 3.5 控制电路的设计
• 3.5.1 单片机MC68HC908JL3 的特点
• 3.5.2 MC68HC908JL3 的性能
• d2 的反馈回路'>3.5.3 直流电压U_d2的反馈回路
• d1的检测回路'>3.5.4 整流输出直流电压U_d1的检测回路
• 3.5.5 系统软件设计
• 第四章 DC/AC逆变器的设计与实现
• 4.1 引言
• 4.2 电压型SPWM 三相逆变电路原理
• 4.2.1 电压型三相逆变电路
• 4.2.2 PWM 的基本原理
• 4.2.3 SPWM 波形的产生
• 4.3 主电路的设计
• 4.3.1 主电路
• 4.3.2 IPM 的使用
• 4.3.3 输出滤波器的设计
• 4.4 控制电路的设计
• 4.4.1 控制原理框图
• 4.4.2 SA866 芯片
• 4.4.3 EEPROM 的选择
• 4.4.4 参数设置
• 第五章 检测与保护电路
• 5.1 引言
• 5.2 IGBT 的保护
• 5.2.1 过流保护电路
• 5.2.2 过压吸收电路
• 5.3 电压检测与保护
• 5.3.1 过压产生的原因
• 5.3.2 过压保护的措施
• 5.4 电流检测与保护
• 5.4.1 电流互感器检测法
• 5.4.2 过流保护的措施
• 5.5 光电耦合器
• 5.6 辅助电源设计
• 第六章 系统仿真与分析
• 6.1 仿真模型
• 6.2 仿真结果与分析
• 6.2.1 负载特性仿真结果分析
• 6.2.2 系统仿真结果分析
• 总结与下一步工作设想
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间的主要成果
• 致谢