石墨舟清洁等离子电源设计与控制

针对现有的石墨舟清洁等离子体电源控制系统动态响应不及时,无法适应大功率调节范围和系统稳定性差的问题,提出了一种等离子体电源设计与控制方法,根据等离子电源的工作原理与负载特性,通过PFM&PSPWM混合调制的控制策略,改变执行频率和移相角,实现了对于多种等离子负载宽功率范围的适应性和全桥逆变的软开关,提高了系统的适应性和稳定性。基于TMS280049研制样机验证了方案的可行性,表明本设计具有实际应用价值。

汽车尾气处理中等离子电源的控制算法研究

等离子电源是等离子汽车尾气净化系统的核心,由于电参数变化的随机性和不确定性,需借助一定的控制算法实现闭环控制。在分析PID控制的基础上提出了模糊自适应PID控制,实现对PID参数的在线自整定。仿真结果显示,应用模糊自适应PID控制的等离子电源具有较强的稳定性和动态性能。

等离子电源硬件电路测试平台的实现

为改善现有等离子电源硬件电路的线下测试效率低、劳动强度大、通用性差等缺点,搭建了基于虚拟仪器的通用测试平台。在LabWindows/CVI软件开发环境下,根据等离子切割系统各个模块输入输出信号的特性,设计了针对各功能模块的测试方案,大大提高了检测效率和系统的通用性。在实际应用中,有效验证了所搭建测试平台的合理性和优越性。

低温等离子灭菌设备中等离子电源的设计与仿真研究

针对低温等离子灭菌设备的特殊要求,将PFC功率因数校正以及PWM脉宽调制等技术应用于等离子电源的设计中,设计了一种具备结构简单、造价低、电能利用率高等优点的新型等离子电源。对电源系统主电路进行基于Saber的仿真与分析,验证了电源设计的经济性与可行性。

基于专家系统的等离子电源远程监测诊断平台开发

等离子点火技术作为以电力代替燃油的主流节油技术,存在设备出现故障时故障现象多且具有耦合性的特点,使得维修工人很难直接判断故障原因,需要慢慢对设备现状进行分析和检查后才能进行维修,影响了维修效率。为了提高故障诊断的效率和准确度,提出了以基于专家系统的等离子电源故障诊断平台,进行平台的整体设计、专家系统专家知识库的设计、专家系统推理机的设计,并基于Go语言进行了平台的开发实现并进行了测试验证。经测试,该平台的故障诊断准确率达到了82%以上,故障维修的效率提高了26.2%。

一种基于LabVIEW的等离子电源调试系统

论文结合实例从硬件配置及软件设计两方面介绍了一种基于LabVIEW的等离子电源调试系统。该系统具有硬件要求相对简单、数据准确、软件开发周期短的特点。该系统以LabVIEW为开发平台，利用微型计算机PCI—X16接口总线控制数据采集卡，实现对高压恒流电源信号的采集及监测，并把采集的数据经滤波，用图形的形式输出到用户界面及用txt文件记录存储数据，准确分析PID调节结果，方便调试。

可编程的多波形脉冲低温等离子电源

高压脉冲已经运用于许多领域,其中一个就是可以用来产生等离子体电源。脉冲输出参数是脉冲波形、脉冲电压幅度、脉冲频率以及脉冲持续时间等。本文应用现代电力电子技术提出了一种脉冲电路的拓扑结构,通过一定的控制算法可以产生不同的脉冲波形且脉冲幅度可以成倍增加以输出高压脉冲,并开发出了一套可编程的脉冲输出设备以用于生物组织或者材料等的改性加工。电路拓扑采用电容、二极管及开关管配合的方式工作,控制算法由复杂可编程逻辑器件FPGA来实现,通过导通或者关闭开关管来控制电容的充电或者放电以形成脉冲波形。电路拓扑通过Saber仿真软件和实测波形图证实了其可行性。通过单脉冲和多波形脉冲在生物组织上的实验对比,反应了多波形脉冲能够更好的对生物组织进行消融处理。

精细等离子电源输出电流纹波抑制研究

针对等离子电源输出电流中的纹波问题,设计两相交错并联的Buck DC/DC拓扑结构。分析了单个开关周期内电感上的电流波动,得到主电路参数对于输出电流纹波的影响,并对主电路元器件进行选型。在电流平均法的基础上对电流连续模式下的主电路进行小信号建模,在电流闭环控制基础上,针对响应速度较慢和低频段增益平缓两个问题采用补偿网络进行优化,从补偿网络传递函数离散化得到数字化滤波器,提高了系统稳态特性及响应速度。通过实验验证了该方案对输出电流纹波的抑制效果及工件切割质量提升的可行性。

固体废弃物处理系统等离子电源功率控制

在固体废弃物处置过程中,等离子体电源的负载的等效参数会受到工作环境的影响而发生变化,这就要求对电源功率控制系统进行调节,以保持电源最大功率的输出。通过对比不同的调功方式,选用直流斩波调压调功的调功方式。同时由于负载参数的变化,难以确定明确的数学模型,可采用模糊控制来完成功率的调节。以DSPTMS320F2812为主控芯片搭建实验平台进行验证,结果表明,当电源在不同的功率下工作时,对比斩波开关管的驱动波形,证明斩波调压调功电路以及通过模糊控制实现调功的控制策略可以稳定工作。

逆变式等离子切割电源双闭环控制策略

基于逆变式空气等离子切割电源非接触式引弧及切割过程对输出电压电流的控制要求,提出一种具有指令电流前馈的电流外环电压内环的双闭环控制策略,通过建立切割电源的等效数学模型,对双闭环控制系统进行了频域分析与设计。仿真和实验表明:所提控制方法具有响应速度快、超调小、负载适应性强和稳态精度高等优点,克服了传统控制方式下可能出现引弧失败的缺点,极大地提高了切割起弧成功率,并且对切割负载的扰动有很强的抑制能力。

高压脉冲直流等离子体电源的研制及其放电特性

为满足高超声速磁流体流动控制实验研究的需要,采用同步高压脉冲电离和直流维持放电技术,研制了一种适用于高超声速激波风洞实验系统的高压脉冲直流等离子体电源。首先进行了静止低气压条件下的放电特性研究。通过高速电荷耦合器件(charge coupled device,CCD)可以发现:初始时刻直流放电强烈,放电电流达到16A;随着电容储存能量的消耗,放电电流逐渐减小,放电强度缓慢减弱,直至完全消失,放电形状近似为一圆形。然后进行了高超声速气流中无磁场激励、磁流体(magnetohydrodynamics,MHD)逆气流减速激励和MHD顺气流加速激励条件下的放电特性研究,提出了用于高超声速激波风洞实验系统的MHD激励强度判定标准。研究结果表明:高超声速气流中施加磁场能够起到稳弧的作用,有磁场激励条件下的电源能量消耗约是无磁场激励条件下的3～4倍;MHD加速激励同MHD减速激励的功率相等,而MHD加速激励的电源能量消耗高于MHD减速激励的电源能量消耗。

基于DSP的数字化控制逆变式空气等离子切割电源研究

采用数字信号处理器DSP56F805,建立了逆变式空气等离子切割电源数字化控制系统。利用霍尔电流传感器检测电源输出电流,通过采样与A/D变换、数字滤波和PID控制实现了稳定的恒电流输出特性,并通过大林算法克服了数字PWM控制以及功率变换电路输出本身的延迟效应。此外,电源系统还采用Boost电路进行有源功率因数校正,输入EMI滤波电路滤除高频干扰,从而有效地提高了电源系统的功率因数和工作稳定性,以及数字化控制系统的抗高频干扰能力。实验结果表明,该数字化控制逆变式空气等离子切割电源切割过程稳定,切割质量良好。

基于弧控制的等离子切割电源新型复合控制策略

根据非高频引弧技术在等离子切割电源中的应用,分析了等离子电弧的静态特性,推导出了等离子电弧数学模型,并结合电源在非高频引弧、弧转移及弧能量突变过程中的控制需求.提出了一种新型复合控制策略,该策略的内环是由前馈补偿的电弧电压与反馈电弧电压构成电压闭环复合控制,外环则以电流闭环对等离子弧柱能量进行控制,形成了一种前馈补偿双闭环复合控制方式,以满足电源在非高频引弧负载条件下对快速性和稳定性的控制需求.结果表明,文中所提控制策略不仅可以提高系统的快速性和鲁棒性,还具有优异的动态响应能力,电源的非线性适应能力强,有效的解决了等离子切割电源的控制需求.

基于分段PI控制的逆变式等离子切割电源设计

半桥逆变式拓扑具有较好的抗偏磁能力,在高频的中小功率场合具有较广泛的应用。在半桥逆变拓扑结构的基础上,运用分段比例积分(PI)控制策略设计了一款输出电流105 A、输出电压150 V的逆变式等离子切割机电源。通过分析实验波形及实际调试,给出分段PI控制的参数。在这种控制策略下,该电源能够在引弧和切割过程中获得较为稳定的电流波形,大大提高了引弧的成功率,现场的实际切割测试结果表明,该控制系统降低了对割炬的损耗,提升了产品的实用性,获得了理想的切割质量。

微束等离子弧焊电源的Saber仿真研究

小电流稳定性对微束等离子弧焊工艺至关重要,微束等离子弧焊一个显著的特点是小电流焊接,焊接电流可以达到0.05 A。当在小电流下焊接时,保持电弧稳定燃烧,对微束等离子弧焊电源提出了很高的要求。微束等离子弧焊的电源特性直接关系到微束等离子弧焊焊接工艺的好坏。针对晶体管微束等离子电源,采用Saber软件进行了仿真研究。内容包括微束等离子弧焊电源的主电路和反馈控制电路模型的建立,对晶体管微束等离子弧焊电源的电源特性(主电路开环特性、电源系统闭环控制特性),仿真分析了电源输出纹波等,探讨了电源小电流输出稳定性。

一种新型的中频交流等离子体电源

研制了一种新型的中频交流脉冲等离子体电源。该电源采用全桥逆变拓扑电路、PWM控制方式、输出功率叠加的方案,具有过流检测与保护功能。在等离子体负载下进行了抑制弧光放电和空心阴极效应的实验,结果表明:交流脉冲放电对弧光放电和空心阴极效应的抑制是非常有效的。它为解决材料表面处理中的难点(小孔、深孔、狭缝的处理)提供了一种新的方案;也为探索磁控溅射新工艺(交流孪生溅射技术)提供了研究设备。

基于SiC MOSFET的谐振软开关等离子体电源

利用SiC MOSFET能简化电路拓扑、提高电源的功率密度和效率.为推动大功率等离子体电源的升级换代,提出了一种采用新型SiC功率器件的全桥谐振变换器.该谐振变换器的主电路采用LLC Zero Voltage Switching(ZVS)拓扑结构,可将谐振换流频率范围增大至260～310 kHz.设计的高频高压全桥LLC ZVS谐振变换器样机的额定输出功率为8 kW,输出电压为270 V.对所研制的8 kW级SiC MOSFET全桥LLC ZVS谐振变换器样机的驱动性能、换流过程、温升以及效率进行了测试,结果表明,研制的谐振软开关等离子体电源性能优良,工作稳定可靠,效率和功率密度均优于使用传统Si MOSFET的LLC谐振变换器.

双潘宁离子源等离子体发生器电源系统

针对强流双潘宁离子源等离子体发生器电源系统的特殊要求,介绍了灯丝电源和弧电源的组成及其作用,并对其主电路设计思路进行了相关的分析。离子源等离子体放电实验结果表明,该套等离子体电源系统达到了设计指标要求。

等离子体中频电源的驱动与保护电路设计

讨论了150 kHz等离子体中频电源的驱动与保护电路设计方案。该电路采用脉冲变压器耦合MOSFET管驱动电路,具有输出变压器原边平均电流和副边峰值电流的过流保护功能。结果表明:驱动波形的上升和下降时间都不超过80 ns,并能在检测到过流信号时封锁驱动信号,关断变换器中的开关器件,切断过流故障,有效进行电路保护。