大功率高频电源的研究与设计

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1、摘要根据目前高频开关电源的研究现状，通过对比适合作软开关型逆变器的不同主电路拓扑结构，最终选取IGBT为逆变功率器件，采用能够输出较大功率的全桥式结构，配以高频变压器和高频整流电路构成本课题的主电路系统，并对高频大功率开关电源的主电路和控制电路进行了理论设计和参数估算。在主电路分析中主要讨论了高频变压器的设计，介绍了IGBT的特性，并对驱动电路、输出整流电路的设计要求进行了分析、研究。论文主要阐述和设计了一个高频直流焊机电源，电源控制系统以80C196KC为核心，采用移相PWM控制，逆变电源的软开关实现是通过相移芯片UC3875产生具有一定相序的脉冲去触发IGBT，

2、保证其在零电流或零电压下通断。针对CO2气体保护焊需要，系统通过霍尔电压传感器采样焊接电压，并将焊接电压反馈输入到单片机中与预置电压进行比较，再将误差经过PI运算，获得相应的控制量，经过D/A转换，输入到UC3875，最后通过UC3875的移相调节输出有一定相序的脉冲，经过驱动电路放大，最后触发IGBT通断，系统通过采用电压反馈实现电源恒压外特性控制。论文中对控制系统组成单元电路一一作了详细的说明，包括单片机最小系统、参数预置与显示电路、移相PWM产生电路、驱动电路等，另外，对控制系统中涉及到的过流保护、过/欠压保护、过热保护电路也作了必要的说明。控制系统经过一定的

3、实验调试，得到了初步结果。论文中给出了相关的实验波形，并对实验波形进行了分析、说明。论文针对本次设计的控制系统的后续研究工作提出了进一步实验及完善的建议，为研究大功率高频电源奠定了一定的基础。关键词:高频电源；逆变电源；UC3875；移相控制AbstractThepaperfirstlyintroducesthehistory,development,actualityaboutthearcweldinginverterandforecaststheforegroundandtrendofit.Thatistodeveloptheinverterpowersourc

4、econtroledbymicrocomputerwhichadoptssoft-switches.Thisresearchingtaskisputforwardonthebaseofdiscussingthecharacteristicsandvirtuesofthearcweldinginverter.Thepaperchoosesthemaincircuitofainverterpowersource.Thatisafull-bridgeconfigurationwhichcooperatewithhighfrequencytransformerandcomm

5、utator.Thedesignabouthighfrequencytransformerisgiven.ThecharacteristicsandvirtuesofIGBTarealsostudied.Theamplifiedcircuitandthecommutedcircuitaredesigned.Thepapermostlyresearchesanddesignsthesoft-switchcontrolsystem.Themicroprocessor80C196KCisthecontrolkernel.Thephase-shiftchipUC3875is

6、adoptedtoproducefourphase-shiftpulsewidthmodulate.Basedonneedsofcotwelding,thecontrolsystemsamplestheweldingvoltagebyHallelementVoltageSensors.The80C196KCcalculatesdatesandthechipMAX530convertsthemintoanalogysignal,whichisthenmodulatedbyUC3875intofourphase-shiftpulses.Atlastthepulsesar

7、eusedtospringIGBTaftertheyaremagnified.Thefunctionofperipheralcircuitsandthefunctionofallpartsofsystemaregiveninthepaper.Thesecircuitsincludethemicroprocessorcircuit,thecircuitusedtogiveparametersandtoshowthem,thePWMcircuit,thecircuitusedtomagnify.Inaddition,thesafeguardcircuitthatma