铝阳极氧化电源系统及其能耗分析研究

摘要

近年来，随着建筑和室内外装饰行业的高速发展，人们更加注重铝合金的表面外观和颜色，而铝合金阳极氧化是铝合金表面处理的重要处理方法。我国目前使用的阳极氧化电源设备大都是普通的可控硅整流电源。由于建设节能型社会的需要，氧化电源作为电力变换系统中的主要负荷，迫切需要我们改进设计降低能耗。
　　我国铝合金表面处理的技术通过引进、消化、吸收，目前与国外相比没有本质的差别，但是从工艺水平、装备条件、技术管理、环保考虑、品质指标和产品质量等方面与国外先进水平比较仍有不少差距。基于对国内铝合金表面处理生产工艺的发展现状，本文主要介绍了一种大功率可控硅整流电源产品的开发研制，以满足铝合金阳极电解氧化的技术要求。
　　本文先简单介绍了几种阳极氧化工艺和相应的氧化电源设备，提出了本设计所采用的控制方案，并对控制电路和控制元件做了专门介绍，然后根据电源主回路设计思想，对主要的元器件参数选取提出了计算方法，并对样机试验结果进行了分析。
　　论文分为五章:第一章是绪论部分，主要对中国的铝型材工业发展历史，国内铝型材表面处理技术，国内外氧化电源现状，及课题来源进行了介绍。第二章主要简介氧化电源设备及输出波形。第三章主要论述可控硅整流电源的原理和设计，同时对主要元器件的选型以及整机效率的理论计算进行了论述。第四章通过实验数据对比进而提出优化系统方案。第五章对新型高频软开关电源做了简单的介绍并计算其整机效率的理论值。
　　随着绿色能源和环保理念的普及，越来越多的人开始意识到节约能源的重要性。同时伴随着电力电子技术的不断进步，技术实现手段的日益完善，新型的大功率高频开关电源代替传统的可控硅整流器电源也逐渐成为一个新的发展趋势。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 课题背景

1．2 硫酸阳极氧化工艺的研究

1．3 课题研究的意义及主要内容

1．3．1 课题研究的意义

1．3．2 课题研究的主要内容

1．4 本章小结

第二章 阳极氧化电源简介

2．1 国内外阳极氧化电源发展与现状

2．2 用于铝型材阳极氧化的几种电源

2．2．1 三相半波整流电源

2．2．2 交流波电源

2．2．3 可控硅整流电源

2．2．4 高频开关电源

2．2．5 正负脉冲氧化电源

2．3 本章小结

第三章 可控硅整流电源主回路及其参数优化

3．1 电源主回路的设计

3．1．1 电源主要参数与功能

3．1．2 联结型式的选择

3．1．3 主回路及其工作原理

3．1．4 电源的工作模式

3．2 主要元器件选择及参数优化

3．2．1 整流变压器的选择与参数计算

3．2．2 功率开关元件选择

3．2．3 整流器件的选择

3．3 脉冲隔离功率放大电路

3．4 保护电路设计

3．5 冷却方式的选择

3．6 整机效率的理论计算

3．6．1 整流变压器的损耗

3．6．2 晶闸管的损耗计算

3．6．3 整流二极管的损耗

3．6．4 导电母排的损耗

3．6．5 整机效率

3．7 本章小结

第四章 系统优化设计与实验数据对比分析

4．1 系统的优化设计

4．1．1 硅元件优化设计

4．1．2 输出母排选型设计

4．1．3 三相五芯柱整流变压器优化设计

4．2 数据测量

4．3 对比分析

4．4 本章小结

第五章 高频开关电源能耗计算与对比

5．1 能效的理论计算

5．1．1 整流桥的损耗

5．1．2 IGBT的损耗计算

5．1．3 功率变压器的损耗计算

5．1．4 肖特基整流二极管的损耗

5．1．5 整机效率

5．2 现场数据对比

5．2．1 检测方式

5．2．2 结果分析

5．2．3 结论

5．3 本章小结

结论与展望

参考文献

攻读学位期间发表论文

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