170A/35V风冷污水处理开关电源的研制

【摘要】：摘要：水体污染的日趋加重,使污水治理成为全球性关注的焦点。近十几年电源技术在污水处理领域内蓬勃发展,显示出了无比广阔的应用前景。结合实际需求,本文对应用于污水处理的开关电源做了理论分析和设计。 本文首先对污水处理电源的背景及发展现状做了简要的介绍,然后针对开关电源效率高、损耗低等诸多优点,得出了在污水处理领域中开关电源有很大的应用优势的结论。 通过对DC-DC变换器拓扑和PWM控制器的控制方法做了简要介绍,根据实际设计的污水处理开关电源的输出功率小、输入电压和输出电压比值大于1、损耗要求低等一系列特点,最终确定了本开关电源设计的系统方案。 在已确定系统方案的基础上,本文对主电路的设计进行了理论分析,对控制系统的硬件和软件设计进行了详细的分析说明,以及对主要设计器件参数和功耗进行了计算。之后在分析计算的基础上,对电源整个系统即电路系统和散热系统进行了仿真,对实际设计进行了理论指导。 最后,制作了一台170A/35V风冷式的开关电源,对主要器件的波形进行了测试,对主要发热器件进行了热稳定测试,实验结果与实验数据均验证理论分析的正确性。 【关键词】：风冷 污水处理开关电源 半桥变换 MATLAB仿真
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TN86;X703
【目录】：

• 致谢5-6
• 中文摘要6-7
• ABSTRACT7-8
• 目录8-11
• 1 引言11-14
• 1.1 课题研究背景11-12
• 1.2 课题研究意义12
• 1.3 电源设计特点12-13
• 1.4 本文主要工作13-14
• 2 系统总体方案设计14-23
• 2.1 系统原理图14-15
• 2.2 主电路结构15-19
• 2.2.1 输入整流滤波电路15-16
• 2.2.2 DC-DC变换器16-18
• 2.2.3 高频变压器18-19
• 2.3 控制电路结构19-22
• 2.3.1 控制芯片TMS320F2833519-21
• 2.3.2 数字控制方法21-22
• 2.4 本章小结22-23
• 3 主电路设计23-31
• 3.1 电路工作原理23-26
• 3.1.1 工作原理分析23-25
• 3.1.2 主电路原理图25-26
• 3.2 整流滤波电路设计26-27
• 3.2.1 三相整流桥的设计26
• 3.2.2 直流滤波电容设计26-27
• 3.3 IGBT和吸收电容的设计27-28
• 3.3.1 IGBT的设计27-28
• 3.3.2 IGBT吸收电容的设计28
• 3.4 高频变压器的设计28-29
• 3.4.1 变压器原副边匝数计算28-29
• 3.5 次级全波整流电路的设计29-30
• 3.5.1 快恢复二极管的选择29
• 3.5.2 快恢复二极管RC吸收电路的设计29-30
• 3.6 隔直电容的设计30
• 3.7 本章小结30-31
• 4 控制系统设计31-40
• 4.1 控制系统之硬件设计31-33
• 4.1.1 存储器电路设计31-32
• 4.1.2 DA接口32-33
• 4.1.3 驱动电路33
• 4.2 控制系统之软件设计33-39
• 4.2.1 人机界面设计33-35
• 4.2.2 DSP程序开发35-38
• 4.2.3 恒压/恒流输出模式的实现38-39
• 4.3 本章小结39-40
• 5 电源散热系统的设计40-47
• 5.1 功率损耗的计算40-43
• 5.1.1 整流桥模块功率损耗计算40
• 5.1.2 IGBT模块功率损耗计算40-42
• 5.1.3 快恢复二极管功率损耗计算42
• 5.1.4 变压器功率损耗计算42
• 5.1.5 电源满载工作效率42-43
• 5.2 散热系统布局43-44
• 5.3 散热系统仿真44-46
• 5.3.1 风道仿真44-45
• 5.3.2 IGBT和二极管散热仿真分析45-46
• 5.4 本章小结46-47
• 6 仿真与实验结果47-54
• 6.1 电路模型仿真47-50
• 6.1.1 仿真波形48-50
• 6.2 实验结果分析50-52
• 6.3 热稳定性分析52-53
• 6.4 本章小结53-54
• 7 结论54-55
• 7.1 论文的主要工作54
• 7.2 今后的工作54-55
• 参考文献55-57
• 作者简历57-59
• 学位论文数据集59

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