基于DSP的脉冲功率变换器的研究

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脉冲电源依靠其断续供电的特性,在很多领域获得了广泛的应用,包括:脉冲电镀、电火花加工、大功率激光泵、工业废气处理、电弧焊接、高频脉冲感应加热、表面热处理、静电除尘、脉冲电解污水处理和臭氧制取等。对脉冲电源的各个特征参数以及性能的要求随着其应用领域的变化而变化,因此不同领域中的脉冲电源实现方法各异。在考察了各类脉冲电源的实现方法及其相应特点的基础上,本文自行设计了一种新型的脉冲多参数可独立连续调节的双极性脉冲电源,具有相当的理论学术意义和工程应用前景。  本文应用直流斩波的原理,选用可靠性好、重量轻、体积小、效率高的开关电源作为脉冲功率变换器的直流供电电源。本文选取Cuk电路作为正向脉冲直流供电电源,Buck电路作为负向脉冲直流供电电源。在分析Cuk、Buck电路的工作原理的基础上,根据系统的技术指标对Cuk、Buck电路中的关键元件进行了参数计算,并根据参数计算的结果,在PISM仿真环境下,分别搭建Cuk、Buck电路的仿真模型,进行仿真分析。以TI公司的TMS320F2812数字信号处理器为核心,配合脉冲电源的主电路,实现了正负向脉冲的幅值、频率、占空比、个数以及正脉冲到负脉冲的换向时间和负脉冲到正脉冲的换向时间均可大范围独立连续调节的功能,并结合硬件控制电路,实现了对功率开关管MOSFET的有效驱动。  本文的最后依据理论设计和硬件电路的仿真结果,设计并搭建了一台符合技术指标要求的小功率原理性样机,并在原理性样机上对脉冲10个参数的不同组合分别进行了针对某一特定参数的多组实验,以便对个参数的独立性、连续性以及系统的稳定性、可靠性进行有效的验证。从实验结果可以看出,本文设计的电源系统能够实现预期的功能。
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