%95%b0字化大功率高频软开关电镀电源研制.pdf

摘 要 摘 要 目前大功率电镀电源主要以晶闸管相控整流器为主，这种大功率电镀电源 由于工作在工频状态，存在效率低、输出稳定性差、体积大、重量大、功率因 数低等缺点。 以IGBT等全控型开关器件构成的高频开关电镀电源可以克服上 述缺点，其替代传统的晶闸管相控整流器电镀电源是电镀电源的发展的必然趋 势。 针对电镀工艺的特点，在对适合大功率开关电源拓扑进行系统研究的基础 上，采用移相全桥软开关变换器为主功率电路拓扑。该拓扑利用自身谐振器件 实现软开关，使得开关电源的效率显著提高，同时减小了开关管的电应力和热 应力，降低了开关管的电磁干扰，保证了电源在大功率运行的可靠性。设计了 一种新型的变压器结构，该变压器不仅可以提供全桥电路实现软开关需要的漏 感，而且开放式结构还有利于散热，减小变压器上的损耗。根据电镀电源的需 求，本电源控制采用恒压输出和恒流输出两种控制方式。 在电源管理、控制策略、PWM实现等方面实现了全方位数字化。通过对己 有的数字芯片移相 PWM 方法进行比较，提出了一种新型的数字化控制移相 PWM实现方法，可以完全代替3875、3879传统等移相控制芯片。实现了全数 字化 Pl控制，使得电源工作在恒压和恒流两种输出控制方式，智能积分型 Pl 控制策略提高了电源的动态特性。实现了键盘输入、液晶显示等电源管理功能， 为电源的并联运行提供了数字控制接口，从而易于扩充电源的容量。 完成了额定功率24kw (21V2100OA)的全数字化软开关电镀电源样机的设 计和研制。样机己通过国内权威检测部门的检测:输出满载效率达到 90%，稳 压稳流精度达到1%以内，功率因数09.0以上，输出电压纹波小于1%，且运行 稳定妥具有良好的工艺适应性。 关键词:电镀电源;数字化控制;软开关 华南理工大学硕士学位论文 AbstraCtS Nowadays，thephase一controlhtysistorelectora1platingpowersupplyistkaing themajorityPartofhteelectr0lPlatingPowersuPPlymarket.Thiskindofelectoral PlatingPowersupplyhaslimitationslikelowemciency，instable0utputvoltageand outPutcurrent，hihgweight，lowPowerafctorandsoonduetoitslowworking rfequency.ThehihgrfequencyswitchingelectoralPlatingPowersuPPlycontrol1ed byswitchingdevicelikeIGBTcnaovercomethelimitati0nsabove·Itisanecessray trendhtatthehihgrfequencyswitchingelectoralPlatingPowerwiIlrePIacethe thysistorelectoralplatingpowersupPly. TheZVSPSFB(PhaseshiftFullBridge)circuithasbeenchoosedasthemain toPologyofthedesignedPowersuPPlybasedonanalysisoftheelectora1Plating technicsandcomParisonoftheswitchingPowert0PologysuitableofrhighPower outPutPaPlication.TheefficiencyofthePowercanimProvealot，voltagestress， heatsrtessandradiationoftheEMIoftheswitchingdevicecanreducealotdueto therealizationofthesoft一switching.ItimProveshterelibailityofthedesigned PowersuPPlyalotthattheZVSPSFBcanrealizesoft一switchingbyselfresonance device.A