输出参数连续可调的逆变式微弧氧化电源研制

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1、硕士学位论文输出参数连续可调的逆变式微弧氧化电源研制DEVELOPMENTOFINVERTERTYPEMICROARCOXIDATIONPOWERSUPPLYWITHCONTINUOUSLYADJUSTABLEOUTPUTPARAMETERS曾祥磊哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TM464学校代码：10213国际图书分类号：621.3密级：公开工程硕士学位论文输出参数连续可调的逆变式微弧氧化电源研制硕士研究生：曾祥磊导师：贲洪奇教授申请学位：工程硕士学科：电气工程所在单位：电气工程系答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学Class

2、ifiedIndex:TM464U.D.C:621.3DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringDEVELOPMENTOFINVERTERTYPEMICROARCOXIDATIONPOWERSUPPLYWITHCONTINUOUSLYADJUSTABLEOUTPUTPARAMETERSCandidate：ZengXiangleiSupervisor：Prof.BenHongqiAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ElectricalEngi

3、neeringAffiliation：DepartmentofElectricalEngineeringDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要微弧氧化电源是微弧氧化工艺中至关重要的一环，其输出特性直接影响着该工艺最终所能取得的金属表面改性效果。不同的电压输出形式拥有各自的优势，但目前常用的微弧氧化电源均为斩波式输出，输出形式受限。而PWM逆变电源理论上可以跟踪输出任意给定调制波波形，实现多波形输出。目前

4、，对逆变式微弧氧化电源的研究较少，基于此背景，本课题研制一款输出参数连续可调的逆变式微弧氧化电源，并能够根据工艺要求的不同而输出多种波形，有助于扩大微弧氧化工艺的应用范围，进一步优化和完善微弧氧化技术。针对电源多波形输出以及输出参数连续可调的要求，提出将全数字控制的直接数字频率合成(DirectDigitalFrequencySynthesis,DDS)技术与PWM逆变技术结合的实现方案。研究在不对称规则采样下利用DSP产生PWM脉冲波形的方法，推导基于DDS技术的PWM波生成计算公式，给出实现调频调压的具体方法。对大范围变频过程中电源产生的相位突变问题进

5、行理论研究，在详细分析DDS技术调频调压实现原理及公式的基础上，阐述其产生的机理，并给出抑制突变的软件实现方法。针对电源输出不对称波形时存在过零振荡的现象，分析得到其根本原因是输出滤波器谐振尖峰导致。鉴于此，在合理设计输出滤波器电感电容参数的基础上，通过对四种无源阻尼法的传递函数和频率特性伯德图的分析与比较，选择并推导效果最好的等效有源阻尼法即电感电流比例反馈控制，完成双闭环控制系统的结构设计和参数计算，通过仿真验证谐振尖峰抑制效果。针对高频时电源输出电压负载调整率大的问题，定量分析系统参数对其影响规律，提出增加输出电压有效值闭环控制策略来改善输出电压负载

6、调整率。设计了三环控制系统结构和参数，通过MATLAB仿真，验证所提策略的负载调整率改善效果。在理论分析和仿真验证的基础上，搭建了电源实验样机，实验结果验证了文中所提方案的可行性以及控制策略的有效性，表明所研制的逆变式微弧氧化电源实现了多波形输出和输出参数连续可调的功能，且满足各项指标要求，具有良好的实用价值。关键词：单相逆变；直接数字频率合成；有源阻尼；有效值闭环；调频调压-I-哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractMicroarcoxidationpowerisoneofthemostimportantelementsinmicroarcoxi

7、dationprocess.Itsoutputcharacteristicsdirectlyaffectthesurfacemodificationeffectofthemetalsurface.Differentvoltageoutputmodeshavetheirownadvantages,butthecommonlyusedmicroarcoxidationpowersupplyischopperoutput,andtheoutputformislimited.ThePWMinvertercantheoreticallytracktheoutputo

8、fanygivenmodulationwaveformandach