170A/35V风冷污水处理开关电源的研制

摘要

水体污染的日趋加重，使污水治理成为全球性关注的焦点。近十几年电源技术在污水处理领域内蓬勃发展，显示出了无比广阔的应用前景。结合实际需求，本文对应用于污水处理的开关电源做了理论分析和设计。
　　本文首先对污水处理电源的背景及发展现状做了简要的介绍，然后针对开关电源效率高、损耗低等诸多优点，得出了在污水处理领域中开关电源有很大的应用优势的结论。
　　通过对DC-DC变换器拓扑和PWM控制器的控制方法做了简要介绍，根据实际设计的污水处理开关电源的输出功率小、输入电压和输出电压比值大于1、损耗要求低等一系列特点，最终确定了本开关电源设计的系统方案。
　　在已确定系统方案的基础上，本文对主电路的设计进行了理论分析，对控制系统的硬件和软件设计进行了详细的分析说明，以及对主要设计器件参数和功耗进行了计算。之后在分析计算的基础上，对电源整个系统即电路系统和散热系统进行了仿真，对实际设计进行了理论指导。
　　最后，制作了一台170A/35V风冷式的开关电源，对主要器件的波形进行了测试，对主要发热器件进行了热稳定测试，实验结果与实验数据均验证理论分析的正确性。

目录

声明

致谢

摘要

1 引言

1．1 课题研究背景

1．2 课题研究意义

1．3 电源设计特点

1．4 本文主要工作

2 系统总体方案设计

2．1 系统原理图

2．2 主电路结构

2．2．1 输入整流滤波电路

2．2．2 DC-DC变换器

2．2．3 高频变压器

2．3 控制电路结构

2．3．1 控制芯片TMS320F28335

2．3．2 数字控制方法

2．4 本章小结

3 主电路设计

3．1 电路工作原理

3．1．1 工作原理分析

3．1．2 主电路原理图

3．2 整流滤波电路设计

3．2．1 三相整流桥的设计

3．2．2 直流滤波电容设计

3．3 IGBT和吸收电容的设计

3．3．1 IGBT的设计

3．3．2 IGBT吸收电容的设计

3．4 高频变压器的设计

3．4．1 变压器原副边匝数计算

3．5 次级全波整流电路的设计

3．5．1 快恢复二极管的选择

3．5．2 快恢复二极管RC吸收电路的设计

3．6 隔直电容的设计

3．7 本章小结

4 控制系统设计

4．1 控制系统之硬件设计

4．1．1 存储器电路设计

4．1．2 DA接口

4．1．3 驱动电路

4．2 控制系统之软件设计

4．2．1 人机界面设计

4．2．2 DSP程序开发

4．2．3 恒压／恒流输出模式的实现

4．3 本章小结

5 电源散热系统的设计

5．1 功率损耗的计算

5．1．1 整流桥模块功率损耗计算

5．1．2 IGBT模块功率损耗计算

5．1．3 快恢复二极管功率损耗计算

5．1．4 变压器功率损耗计算

5．1．5 电源满载工作效率

5．2 散热系统布局

5．3 散热系统仿真

5．3．1 风道仿真

5．3．2 IGBT和二极管散热仿真分析

5．4 本章小结

6 仿真与实验结果

6．1 电路模型仿真

6．1．1 仿真波形

6．2 实验结果分析

6．3 热稳定性分析

6．4 本章小结

7 结论

7．1 论文的主要工作

7．2 今后的工作

参考文献

作者简历

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