离子渗氮用脉冲电源设计

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1、离子渗氮用脉冲电源设计106摘要本设计首先从脉冲电源的技术性能指标出发，设计了整流电路、滤波电路、斩波电路等主电路，并阐述了高能脉冲电源的设计思想。根据主电路的特点，设计了控制电路的硬件和软件，控制电路核心采用PIC16F877单片机来实现。控制单元主要完成对晶闸管触发角α的控制、功率开关管IGBT的开关频率和占空比的控制，还有电流反馈的闭环控制。其中，电流反馈的闭环控制，采用数字PID控制算法。电源是离子渗氮热处理系统最主要的组成部分，长期以来采用的直流电源供电系统具有损耗大、容易产生空心阴极效应等不足。20世纪80年代

2、发展起来的斩波型脉冲电源可以缓解这些方面的问题。本设计就是基于此背景进行的。关键词:离子渗氮，整流，斩波，脉冲电源106AbstractThedosignstartsfromthetargetoftechniquecapabilityofpulsed,powersupplyfirst.Itcontainscommutecircuit,chopping,cuttingoffsrcdischargecircuitandothermaincircuits,moreover,ithasexpoundedtheindeaofhigh

3、energeticpulsingdopowersupply.Accordingtothemaincircuit’strait,ithasresearchedherrdwareandsoftwareofthecontrolcircuitwhichadoptthePIC16F877singleparcelmachine.Andthetasksofthecontrolcircuitaretocontrolthethyristor′striggerangle,andtheswitchingfrequencyoftheIGBT,an

4、dthedutyratio,stillandtheclosedloopcontrolofthecurrentfeedback.TheclosedloopcontrolofthecurrentfeedbackadoptsthedigitalPIDcontrol.Thepowersupplyisthemostimportantpartofplasmaheat-treating.Foralongtime,dopowersupplyhasbeenwidelyusedalthoughithastheshortagesaslargep

5、owerdissipationandseriouseffectofthehollowcathodesoon.Itisthebackgroundofwhichthedesignwascarriedonoriginally.Keywords:Plasmanitriding,Rectification,Chopping,Pulsedpowersupply目录106第1章引言11.1离子渗氮热处理对电源的要求21.2脉冲电源发展动态31.3单片机的发展31.4本论文研究内容和特点61.5任务来源与技术指标6第2章系统总体设计72.

6、1工艺对脉冲电源的技术要求72.2脉冲电源系统的主要部分82.2.1滤波电路82.2.2斩波电路92.2.3高频升压、整形92.2.4控制电路92.2.5可控整流模块92.3脉冲电源工作原理和系统组成92.4各功能模块的设计指标102.4.1可控整流模块设计指标102.4.2升压斩波电路102.4.3控制模块设计指标102.4.4总体要求11第3章可控整流电路设计123.1相控整流主电路设计与计算123.1.1三相可控整流电路123．1．2可控整流电源系统的发展与现状123．1.3直流稳压电源的设计143.1.4主回路理论

7、分析153.1.5整流变压器的设计183.1.6中间滤波器设计203．2斩波电路233.3晶闸管的选择和保护电路设计253.3.1晶闸管的选择253.3.2晶闸管的保护263.3.3晶闸管的过电压保护261063.3.4晶闸管的过电流保护303.4晶闸管驱动电路的设计303.4.1移相控制原理303.4.2晶闸管驱动信号要求323.5吸收电路工作原理333.5.1吸收电路参数计算33第4章驱动电路设计354.1绝缘栅双极晶体管（IGBT）354.1.1IGBT的工作原理354.1.2IGBT对驱动电路的要求364．2IGB

8、T的保护374.2.1IGBT的过压保护384.2.2IGBT的过电流保护404.3IGBT驱动保护414.4驱动模块EXB851414.4.1IGBT驱动电路的设计424.5辅助电源的设计46第5章控制电路设计475.1实现控制原理的硬件设计要求和软件设计要求475．2整流电路电压闭环控制485.3比