可连续调频调幅的数字式不对称正弦波逆变电源的研制

摘要

微弧氧化电源作为微弧氧化工艺的核心设备，对微弧氧化工艺的过程和陶瓷层性能起着决定性的作用。而目前对不对称正弦波逆变电源的研究很少，没有一款可以应用于工业领域的相关电源。基于此背景，本课题研制了一款基于数字控制的可连续调频调幅的不对称正弦波逆变电源，该电源功率达到2.6kW，满足一般微弧氧化工艺的要求。
　　针对不对称正弦波逆变电源存在的过零点振荡现象，论文从理论上给出了详细的分析，并阐述了电源参数和死区时间对振荡的影响，通过MATLAB仿真对所得结论进行了验证。
　　针对DSP数字控制的实现，推导了基于两点不对称规则采样法生成SPWM波的计算公式，给出了调压调频的实现方法。针对变频过程中产生相位突变现象的原因，文中给出了详细分析，并提出了软件解决的方法，通过仿真验证，此方法能很好地抑制电压电流冲击。
　　通过傅里叶分析，总结了不对称正弦波的谐波成分及特点，其谐波中除基波外还含有直流分量和偶次谐波分量。而且不对称程度越大直流分量和偶次谐波含量越高，并以此为依据设计了LC滤波器。本设计采用数字控制实现了整体功能，控制器采用TMS320F28335DSP芯片，并以其为核心设计了相应电路，输出四路SPWM驱动信号，实现了数字闭环控制。文中给出了闭环控制参数设计的详细过程，通过MATLAB仿真可知，合理的闭环参数设计能有效地抑制过零点振荡现象。
　　在理论分析、软件仿真的基础上，搭建了实验平台，编写了闭环控制程序，进行了开环和闭环实验。实验结果表明该电源输出波形良好，消除了过零点振荡及相位突变现象，达到了预定指标，验证了理论分析的正确性。

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第1章 绪论

1.1研究目的和意义

1.2微弧氧化电源的研究现状

1.3逆变电源的主电路拓扑

1.4逆变电源的控制策略

1.5主要研究内容

第2章 不对称正弦波逆变电源过零振荡现象分析

2.1单相全桥逆变器的数学模型

2.2不对称正弦波逆变电源过零振荡现象分析

2.3系统参数对过零振荡现象的影响

2.4过零点振荡现象仿真验证

2.5本章小结

第3章 连续变频过程中相位突变现象的研究

3.1 DSP生成SPWM波原理

3.2连续变频下的相位突变现象

3.3 MATLAB仿真

3.4本章小结

第4章 硬件电路及闭环参数设计

4.1 LC低通滤波器的设计

4.2硬件电路设计

4.3闭环参数设计

4.4 MATLAB闭环仿真

4.5本章小结

第5章 实验分析

5.1实验平台搭建

5.2系统软件设计

5.3开环实验波形与分析

5.4闭环实验波形与分析

5.5本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

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