用于电磁加载的脉冲激励源设计

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1、分类号：TM910.2密级：UDC：621.3编号：201221401072河北工业大学硕士学位论文用于电磁加载的脉冲激励源设计论文作者：肖洋学生类别：全日制学科门类：工学学科专业：电气工程指导教师：杨庆新职称：教授资助基金项目：国家自然科学基金青年基金项目（编号：51307043）教育部高等学校博士点基金（编号：20121317120002）河北省高等学校优秀青年基金（编号：Y2012006）ThesisSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofE

2、lectricalEngineeringDESIGNOFPULSEEXCITATIONSOURCEUSEDFORELECTROMAGNETICLOADINGbyXiaoYangSupervisor:Prof.YangQingxinNovember2014ThisworksupportedbytheNationalNaturalScienceFoundationofChina（GrantNo.51307043）、SpecializedResearchFundfortheDoctoralProgramofHigherEduca

3、tionofChina（GrantNo.20121317120002）、ScienceFoundationforTheExcellentYouthScholarsofHigherEducationofHebeiProvince（GrantNo.Y2012006）.摘要对金属结构进行电磁加载，会在裂纹处产生应力波信号，利用该现象可以实现对金属缺陷的无损检测。脉冲激励源作为电磁加载装置的核心部件，其输出电流的幅值、频率等参数对电磁加载效果的影响显而易见。针对电磁加载的实验要求，确定了脉冲激励源的设计要求：脉冲输出频率在低频范围

4、内连续可调，峰值电流在1200A以内可调，脉冲宽度为10~50s之间。首先，本课题基于半桥型开关电路原理，采用恒频脉宽调制的控制方式，设计了以MOSFET为核心的可调稳压电源。其次，采用聚丙烯电容器作为储能电容，以MTC500-16为主开关器件构建了电容充放电回路，并采用STC89C52单片机系统实现了主回路的频率调节、显示与驱动信号输出。最后，对脉冲激励电源进行联合调试，其输出结果达到了设计要求。该电源可分别工作于直流可调稳压电源和脉冲激励源两种模式。作为稳压电源，其可实现0~300V之间连续可调。作为脉冲激励源时，最

5、大输出峰值电流可达1500A，应用于电磁加载实验中，可以方便地实现单次加载和连续多次重复加载，有利于电磁加载疲劳实验的顺利开展。关键字：电磁加载脉冲激励源可调稳压电源充放电模块控制模块IABSTRACTStresswavesignalswillbeproducedatthecrackofmetalstructuresundertheconditionofelectromagneticloading,thisphenomenoncanbeusedtonon-destructivetestofmetaldefects.Puls

6、eexcitationsource,asacorecomponentofelectromagneticloadingdevice,canoutputthecurrentpulseofdifferentparameters,suchas,amplitude,frequencyandsoon,whichhaveanobviouseffectontheelectromagneticloading.Accordingtorequirementsofelectromagneticloading,thedesignrequiremen

7、tsofthepulseexcitationsourceareasfollows:thefrequencyofoutputpulseiscontinuouslyadjustablewithinthescopeoflowfrequency,peakcurrentisadjustablewithin1200A,pulsewidthisbetween10~50s.Firstofall,basedonthehalf-bridgeswitchingcircuittheory,anadjustablepowersupply,whic

8、htakesthemodeofconstantfrequencypulsewidthmodulation,wasdesignedwithMOSFETasthecore.Secondly,themoduleofcharginganddischargingcircuitiscomposedofapolypr