可控硅中频电源启动过程建模与控制参数优化

摘要

并联谐振型可控硅中频电源在锻造行业中有着重要应用，但启动问题一直困扰其性能的提升，为了解决在复杂工况下电源的启动成功率低与启动性能不够优越的问题，文中基于电源的启动过程与负载回路特性分析，建立了可控硅中频电源的启动过程模型，并提出了启动控制参数的优化方法。
　　本研究主要内容包括：⑴基于对可控硅中频电源启动过程的剖析，指出了并联谐振型电源难于启动的原因，针对性地提出了几种可能增强启动能力的措施。⑵利用解析法推导了感应器等效参数的计算公式，同时分析了等效负载回路特性，建立了可控硅中频电源启动过程的数学模型。在MATLAB/Simulink环境中，对所建数学模型进行了开环与闭环系统的阶跃响应实验，验证了所建立数学模型的正确性。⑶基于中频电源的数学模型，导出了电源启动控制参数的选取条件以得到较好的启动性能。针对不同负载的启动情况，在整流触发角选取策略方面，进一步推导出了不同负载衰减因子下电源启动的整流触发角范围，并最终给出了电源启动控制的步骤。⑷基于MATLAB/Simulink的仿真平台，建立了适合具有初始能量的中频电源启动仿真模型，在优选后的控制参数下与不同衰减因子时整流角选取条件下，分别做了启动仿真实验，验证了启动控制参数优选条件与启动策略的正确性。⑸仿真实验结果表明，文中提出的中频电源数学模型与启动控制参数优选策略是合理的，并较负载串并联启动与IGBT辅助桥启动方法具有更强的启动能力。所建立的电源系统数学模型，对研究中频电源的后续问题，如电源控制、电能质量改善等，具有一定的参考价值。

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1 绪 论

1.1 课题背景及研究意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文主要研究工作

1.4 本章小结

2 可控硅中频电源结构与启动过程分析

2.1 可控硅中频电源的结构

2.2 能量预充启动过程

2.3 重载启动难的原因及解决措施

2.4 本章小结

3 并联谐振型中频电源负载特性分析

3.1 引言

3.2 负载感应器等效模型

3.3 负载感应器等效参数分析

3.4 等效负载回路特性分析

3.5 本章小结

4 可控硅中频电源系统数学建模

4.1 中频电源主回路建模

4.2 频域模型的实验仿真验证

4.3 本章小结

5 中频电源启动

5.1 启动过程关键因素分析

5.2 启动控制参数选取策略

5.3 电源启动流程

5.4 仿真分析

5.5 本章小结

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

致谢

参考文献

附录

A. 作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录

B. 作者在攻读学位期间取得的工作成果目录