基于ARM Cortex-M3的数字化电镀电源并机均流技术的研究

摘要

电镀电源是电镀行业的关键设备，随着电镀行业的发展，电源的输出功率日益增加。由多个模块电源并机大功率输出的方式代替了传统的单个电源大功率输出方式，并机模块电源之间的电流均衡成为并机技术的关键。采用多个模块电源并机输出的电镀电源，不仅可以充分利用新型全控型器件的优势，减小电源的体积，提高电源的输出效率，还可以提高并机系统的动态响应速度和电镀电源的通用性。
　　 本文采用集成有CAN模块的Cortex-M3内核的ARM芯片，设计了一种建立在CAN通讯基础上的并机均流系统。该并机系统由多个分散的模块电源构成并机系统，每个模块电源通过自身微处理器的控制来实现并机系统的均流。论文研究的主要工作包括并机系统模块电源的软、硬件设计，并机均流系统的软件设计以及实验验证和波形分析。
　　 本文首先分别阐述了课题的研究背景和意义以及数字化电镀电源的研究现状和发展趋势。在分析了常用的并机方法的基础上，根据数字化电镀电源并机系统的设计要求，选择平均电流法和总线式并机拓扑设计并机系统，针对CAN通讯延时对并机系统的影响，提出了加入备用机算法的解决方案。然后，在分析了模块电源主电路拓扑和控制策略的基础上，设计了模块电源的主电路，以ARM芯片为核心的控制电路和模块电源并机均流的硬件电路。接着，完成了模块电源控制程序的设计和基于CAN总线结构的数字化实时并机均流系统的软件设计，实现了均流控制算法和备用机控制算法。最后进行了并机系统的均流特性实验、并机系统的实时性实验和备用机调用的实时性实验，并通过分析实验测得的数据和图像，验证了该方案的正确性和可行性。