可控硅中频电源启动过程建模与控制参数优化

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1、可控硅中频电源启动过程建模与控制参数优化重庆大学硕士学位论文（学术学位）学生姓名：许虎指导教师：程森林副教授专业：控制科学与工程学科门类：工学重庆大学自动化学院二O一六年四月StartProcessModelingandControlParametersOptimizationonSCRPowerSupplyforMediumFrequencyInductionHeatingAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheMas

2、te’srDegreeofEngineeringByXuHuSupervisedbyAss.Prof.ChengSenlinSpecialty:ControlScienceandEngineeringCollegeofAutomationofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaApril,2016重庆大学硕士学位论文中文摘要摘要并联谐振型可控硅中频电源在锻造行业中有着重要应用，但启动问题一直困扰其性能的提升，为了解决在复杂工况下电源的启动成功率低与启动性能不够优越的问题，文中基于电源的启动过程与负载回路

3、特性分析，建立了可控硅中频电源的启动过程模型，并提出了启动控制参数的优化方法。在课题研究中，主要完成了以下工作：基于对可控硅中频电源启动过程的剖析，指出了并联谐振型电源难于启动的原因，针对性地提出了几种可能增强启动能力的措施。利用解析法推导了感应器等效参数的计算公式，同时分析了等效负载回路特性，建立了可控硅中频电源启动过程的数学模型。在MATLAB/Simulink环境中，对所建数学模型进行了开环与闭环系统的阶跃响应实验，验证了所建立数学模型的正确性。基于中频电源的数学模型，导出了电源启动控制参数的选取条件以得到较好的启动性能。针对不同

4、负载的启动情况，在整流触发角选取策略方面，进一步推导出了不同负载衰减因子下电源启动的整流触发角范围，并最终给出了电源启动控制的步骤。基于MATLAB/Simulink的仿真平台，建立了适合具有初始能量的中频电源启动仿真模型，在优选后的控制参数下与不同衰减因子时整流角选取条件下，分别做了启动仿真实验，验证了启动控制参数优选条件与启动策略的正确性。仿真实验结果表明，文中提出的中频电源数学模型与启动控制参数优选策略是合理的，并较负载串并联启动与IGBT辅助桥启动方法具有更强的启动能力。所建立的电源系统数学模型，对研究中频电源的后续问题，如电源

5、控制、电能质量改善等，具有一定的参考价值。关键词：可控硅中频电源，负载特性，启动建模，启动策略I重庆大学硕士学位论文英文摘要ABSTRACTTheparallelresonantSCRmediumfrequencypowersupplyplaysanimportantroleinforgingindustry,butthedifficultyofitsstartisstillakeyfactorrestrainingitsperformanceimprovement.Inordertosolvethelowsuccessrateandt

6、henotgoodenoughstartperformanceundercomplexconditions,thispaperestablishedastartingmodelofSCRmediumfrequencypowersupply,andproposedanoptimizationmethodofstartingcontrolparameters.Thestartmodelwasbuiltbasedonthestartprocessandtheanalysisoftheloadcharacteristicsforpowersup

7、ply.Followingworkswerecompletedinthepaper.BasedontheanalysisofthestartingprocessofSCRmediumfrequencypowersupply,thereasonswhytheparallelresonantpowersupplyisdifficulttostartwerefoundout,andmeasurestoimprovetheabilityofstartingwerecorrespondinglyputforward.Theanalyticform

8、ulaininductorequivalentparameterswasderivedbytheanalyticmethod,thecharacteristicofequivalentloadcircuit