电镀用高频开关电源技术研究

摘要

目前大多数电镀使用输出为低压大电流的直流电源，但随着电镀技术的发展，低压大电流的直流电源已无法满足新型电镀技术的要求，例如新型脉冲电镀技术，新型脉冲电镀技术在反应过程中电沉积的沉积速度与电流效率高于传统电镀，在金属电镀方面，脉冲电镀的金属镀层更加致密，镀层表面晶体分布均匀，裂纹少。因此，为满足新型脉冲电镀技术对电源的要求，研究适用于新型脉冲电镀技术的高频开关电镀电源，本文主要内容如下：
　　1.分析新型电镀技术脉冲电镀的原理，采用高频脉冲方波作为本文脉冲电镀电源的输出。
　　2.设计电镀用高频开关电源主电路，主电路选择拓扑结构为DC/DC全桥变换电路，它由两个桥臂四个开关器件组成，开关器件选择IGBT，采用PWM移相控制器作为主电路控制器，控制主电路及IGBT开关动作，实现高频开关电源输出电压调节和频率调节功能。
　　3.根据移相PWM控制DC/DC全桥变换电路的工作原理，建立移相全桥开关电源数学模型，对输出的电流与电压进行采样与闭环控制，采用经典PI调节实现双闭环调节，并用Matlab搭建控制器的Simulink模型进行仿真，根据伯德图分析电流与电压环调节器的稳定性。
　　4.选择开关电源中开关器件IGBT、续流二极管、并联电容、串联谐振电感、滤波采样电容电感等参数，设计移相控制器与双闭环控制回路。
　　5.根据所设计的主电路、移相控制器、滤波采样等电路，在Matlab/Simulink中搭建移相控制全桥变换电路仿真模型，对移相控制高频开关电源进行仿真，分析仿真结果，验证所设计的移相控制高频开关电源符合脉冲电镀电源性能要求，搭建简易测试电路测试主电路可行性。
　　6.本文设计电源频率调节范围为4kHz到20kHz，输出电压调节范围为50V到100V。

目录

声明

第1章 绪 论

1.1 课题的研究背景及意义

1.2 电镀电源发展过程与研究现状

1.3 软开关技术发展过程与现状

1.4 主要研究内容

第2章 电镀的基本理论和对电源要求

2.1 电镀反应的发生

2.2 脉冲电镀

2.3 本章小结

第3章 电镀用高频开关电源设计

3.1 移相控制软开关技术

3.2 移相控制高频开关电源

3.3 PI控制器在开关电源中的应用

3.4 本章小节

第4章 高频开关电源元件参数选择与设计

4.1 主电路参数选择

4.2 开关电源功率参数

4.3 移相控制电路设计

4.4 双闭环控制设计

4.5 本章小结

第5章 移相控制高频开关电源仿真分析

5.1 移相全桥开关电源仿真

5.2 移相控制高频开关电源仿真波形

5.3 电源主电路可行性测试

5.4 本章小结

第6章 结 论

致谢

参考文献

作者简介

攻读硕士学位期间研究成果