数字化镁合金微弧氧化电源可靠性研究

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1、硕士学位论文摘要微弧氧化又称微等离子体氧化或阳极火花沉积，是一种新型的表面处理方法。利用此技术形成的表面膜层具有与基体的结合力强、硬度高、耐磨性、耐蚀性、抗热震性高、膜层电绝缘性好、击穿电压高等优异的物理化学性能。在材料表面处理领域中，微弧氧化技术正成为一个研究的热点。应用于微弧氧化技术的电源称为微弧氧化电源。电源是微弧氧化技术制备陶瓷膜的关键设备，目前用微弧氧化方法处理金属表面时，所用的电源大多为直流电源或单向脉冲式电源，本系统是在消除现有电源不足的基础上而设计的基于DSP控制的双端脉冲式变压变频微弧氧化电源。该电源是一种正、负脉冲幅度、频率、占空比以及脉

2、冲个数分别连续可调的双极性大功率电源。通过对工作脉冲参数的优化选择，能确保获得最佳的陶瓷结构层，较高的生产效率和安全、可靠、方便的操作性能。因此可以满足微弧氧化实验研究工作及工业生产的需要。针对微弧氧化设备工作在高电压、大电流的具体情况，本文对微弧氧化设备的主电路部分的易损器件进行了可靠性分析，并提出了相应的解决办法。在微弧氧化设备中，IGBT的开通、关断决定着设备输出的脉冲频率和占空比等电参数，因此IGBT的正常工作决定着设备的可靠性。本文对常用的IGBT驱动模块M57959、EⅫ841、2SD315这三种驱动电路的结构、工作原理以及使用性能做了深入分析与

3、对比。通过驱动模块对IGBT驱动实验，发现前两者驱动功率不够，造成I(mT处于不完全导通状态，开关损耗大，极易损坏。SCALE系列的2SD315能输出很大的峰值电流，具有很强的驱动能力和高隔离电压能力，适合用于大功率微弧氧化设备的驱动。IGBT在开通关断过程中会出现过压过流。为了IGBT能安全可靠的工作，分析了IGBT的结构及失效机制，针对工作过程中可能出现的过压、过流及过热等情况，提出了多种保护方法。微弧氧化过程比较复杂，不同的电源模式对微弧氧化膜的性能有着较大的影响。因此，进行了不同电源模式下的微弧氧化工艺试验，对工艺进行了较为深入的研究，为今后大规模工

4、业化微弧氧化表面处理提供借鉴。关键词：微弧氧化；可靠性；整流：斩波；IGBT；驱动模块数字化镁合金微弧氧化电源可靠性研究AbstractMicro—arc0

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