電化學加工脈沖電源的設計.doc
約80頁DOC格式手機打開展開
電化學加工脈沖電源的設計,畢業(yè)設計標準word格式排版 共80頁 28125字目錄第1章 緒論 11.1電化學加工的背景 11.2 本設計的任務要求 2第2章 主電路的設計 32.1 設計內(nèi)容簡介 32.2 主電路的組成 32.3 可控整流模塊設計 42.3.1 可控整流模塊設計指標 42.3.2 三相控整流主電路設計與計算 42.3.3整流變...
內(nèi)容介紹
此文檔由會員 莎士比亞 發(fā)布
畢業(yè)設計標準WORD格式排版 共80頁 28125字
目 錄
第1章 緒論 1
1.1電化學加工的背景 1
1.2 本設計的任務要求 2
第2章 主電路的設計 3
2.1 設計內(nèi)容簡介 3
2.2 主電路的組成 3
2.3 可控整流模塊設計 4
2.3.1 可控整流模塊設計指標 4
2.3.2 三相控整流主電路設計與計算 4
2.3.3整流變壓器的計算 8
2.3.4 晶閘管的選擇及其保護電路設計 9
2.4 中間濾波器設計 12
2.5 斬波電路的設計 14
2.5.1斬波電路的選擇 14
2.5.2功率開關器件的選擇 15
第3章 控制電路的設計 17
3.1 控制芯片的介紹 18
3.2 零電壓檢測電路的設計 18
3.3 電壓信號采樣電路 20
3.4 過電壓保護電路的設計 21
3.5 晶閘管驅動電路 22
3.6 MOSFET驅動電路的設計 25
3.7 霍爾電流、電壓傳感器變送器模塊的性能 26
3.8 霍爾傳感器的應用 27
3.9 光耦的介紹 28
3.10 輔助電源的設計 28
第4章 軟件的設計 31
4.1主程序設計 31
4.2 外部中斷程序 32
4.3 A/D轉換程序 33
4.4 電壓采樣程序 34
4.5 晶閘管觸發(fā)程序的設計 35
4.6 PID控制程序的設計 37
結 論 40
外文原文 42
外文譯文 51
致謝 56
附錄1 57
附錄2 64
第1章 緒論
電化學加工自20世紀50年代問世以來，經(jīng)過近半個世紀的發(fā)展，現(xiàn)已成為機械制造學科中一個重要的分支，也是國防工業(yè)生產(chǎn)中的關鍵制造技術之一。但常規(guī)的電解加工不易達到較高的加工精度，加工穩(wěn)定性差。20世紀90年代出現(xiàn)高頻（≥1kHz）、窄脈沖（μs級）電流電解加工后，顯著改善了電解加工間隙過程的理化特性，簡化了工藝，增強了加工穩(wěn)定性，提高了加工精度、表面質量、加工效率，為電解加工的應用開拓了新的領域，而脈沖電源是實現(xiàn)此項新工藝技術并使之用于生產(chǎn)的關鍵設備。
1.1電化學加工的背景
電化學加工也稱為電解加工，是利用金屬在外電場作用下高速局部陽極通解的過程，實現(xiàn)金屬成型的加工工藝。中國電解加工工藝始于60年代初，首先用于航空工業(yè)中用于加工葉片，兵器工業(yè)加工大炮膛線，后來推廣到其它民用工業(yè)，如汽車，拖拉機制造業(yè)加工鍛模，汽輪機制造業(yè)加工整體葉輪，還用于花鍵，異型孔的加工。
電化學加工的工藝設備包括三部分：電解加工機床、支流電源、電解液系統(tǒng)。對于電解加工機床的基本要求是進給速度均勻穩(wěn)定、足夠的剛性和不要的抗腐蝕性、拍氣措施。對于支流電源的要求：高的穩(wěn)壓精度和迅速、可靠的短路保護裝置。這是因為電解加工時電流很大，電氣間隙小，為了保證加工精度和避免燒毀短路，應該重視上述兩項指標。對于電解液系統(tǒng)則要求供液穩(wěn)定，并具有處理電解產(chǎn)物的能力
電解加工以其加工效率高、工具無損耗、加工后工件表面無熱影響層、結構表面光滑、無內(nèi)應力、無裂紋、加工不受材料硬度的限制等優(yōu)點,在航空航天發(fā)動機零件加工領域中得到極為快速的發(fā)展。一般認為,電解加工存在著雜散腐蝕,有較大的加工間隙,因此形狀精度和尺寸精度較差,使其很難勝任微、納米加工的要求。但從加工機理上講,電解加工是以離子狀態(tài)進行的,并具有諸多獨特的優(yōu)點,所以可以應用于微細加工領域。隨著電化學理論的不斷完善、微細加工技術的發(fā)展和高頻、窄脈寬脈沖電源在電解加工中的使用,加工間隙大大減小并加強了
集中蝕除能力,
脈沖電源的形式和用途有多種，其主要的應用領域包括:脈沖電鍍、極性相和非極性相的相分離、工業(yè)廢氣處理、脈沖電解污水處理、高頻脈沖感應加熱、高功率激光泵、產(chǎn)生高功率帶電粒子束、電弧焊接、電火花加工、靜電除塵、臭氧的制取和表面熱處理等。在軍事上，脈沖電源還用于電磁軌道炮、電磁脈沖模擬、粒子束武器、液電爆炸等領域。不同的應用場合，對電源的輸出電壓、輸出電流及開關頻率的要求不同。按照輸出特性的不同，可以將脈沖電源分為能量密度型、時間間隔型和組合型三類。表面熱處理用脈沖電源屬于組合型，它對能量密度和時間都有要求。
脈沖電源的發(fā)展在促進開關器件發(fā)展的同時受制于開關器件的發(fā)展，尤其是大功率脈沖電源更是依賴于開關器件的發(fā)展。隨著GTO等自關斷器件的出現(xiàn)，產(chǎn)生了斬波型脈沖電源。斬波型脈沖電源的原理是將前級的直流經(jīng)過大功率開關器件控制后，輸出周期和占空比由開關器件控制脈沖決定的大功率脈沖輸出。這類型電源的最突出缺點是輸出與輸入不隔離，對電網(wǎng)的污染太嚴重。如果增加輸入隔離變壓器，由于電源功率太大，使得變壓器的體積巨大。另外的一個缺點就是由于開關器件工作頻率的限制，使得脈沖電源輸出的頻率很低。
........
目 錄
第1章 緒論 1
1.1電化學加工的背景 1
1.2 本設計的任務要求 2
第2章 主電路的設計 3
2.1 設計內(nèi)容簡介 3
2.2 主電路的組成 3
2.3 可控整流模塊設計 4
2.3.1 可控整流模塊設計指標 4
2.3.2 三相控整流主電路設計與計算 4
2.3.3整流變壓器的計算 8
2.3.4 晶閘管的選擇及其保護電路設計 9
2.4 中間濾波器設計 12
2.5 斬波電路的設計 14
2.5.1斬波電路的選擇 14
2.5.2功率開關器件的選擇 15
第3章 控制電路的設計 17
3.1 控制芯片的介紹 18
3.2 零電壓檢測電路的設計 18
3.3 電壓信號采樣電路 20
3.4 過電壓保護電路的設計 21
3.5 晶閘管驅動電路 22
3.6 MOSFET驅動電路的設計 25
3.7 霍爾電流、電壓傳感器變送器模塊的性能 26
3.8 霍爾傳感器的應用 27
3.9 光耦的介紹 28
3.10 輔助電源的設計 28
第4章 軟件的設計 31
4.1主程序設計 31
4.2 外部中斷程序 32
4.3 A/D轉換程序 33
4.4 電壓采樣程序 34
4.5 晶閘管觸發(fā)程序的設計 35
4.6 PID控制程序的設計 37
結 論 40
外文原文 42
外文譯文 51
致謝 56
附錄1 57
附錄2 64
第1章 緒論
電化學加工自20世紀50年代問世以來，經(jīng)過近半個世紀的發(fā)展，現(xiàn)已成為機械制造學科中一個重要的分支，也是國防工業(yè)生產(chǎn)中的關鍵制造技術之一。但常規(guī)的電解加工不易達到較高的加工精度，加工穩(wěn)定性差。20世紀90年代出現(xiàn)高頻（≥1kHz）、窄脈沖（μs級）電流電解加工后，顯著改善了電解加工間隙過程的理化特性，簡化了工藝，增強了加工穩(wěn)定性，提高了加工精度、表面質量、加工效率，為電解加工的應用開拓了新的領域，而脈沖電源是實現(xiàn)此項新工藝技術并使之用于生產(chǎn)的關鍵設備。
1.1電化學加工的背景
電化學加工也稱為電解加工，是利用金屬在外電場作用下高速局部陽極通解的過程，實現(xiàn)金屬成型的加工工藝。中國電解加工工藝始于60年代初，首先用于航空工業(yè)中用于加工葉片，兵器工業(yè)加工大炮膛線，后來推廣到其它民用工業(yè)，如汽車，拖拉機制造業(yè)加工鍛模，汽輪機制造業(yè)加工整體葉輪，還用于花鍵，異型孔的加工。
電化學加工的工藝設備包括三部分：電解加工機床、支流電源、電解液系統(tǒng)。對于電解加工機床的基本要求是進給速度均勻穩(wěn)定、足夠的剛性和不要的抗腐蝕性、拍氣措施。對于支流電源的要求：高的穩(wěn)壓精度和迅速、可靠的短路保護裝置。這是因為電解加工時電流很大，電氣間隙小，為了保證加工精度和避免燒毀短路，應該重視上述兩項指標。對于電解液系統(tǒng)則要求供液穩(wěn)定，并具有處理電解產(chǎn)物的能力
電解加工以其加工效率高、工具無損耗、加工后工件表面無熱影響層、結構表面光滑、無內(nèi)應力、無裂紋、加工不受材料硬度的限制等優(yōu)點,在航空航天發(fā)動機零件加工領域中得到極為快速的發(fā)展。一般認為,電解加工存在著雜散腐蝕,有較大的加工間隙,因此形狀精度和尺寸精度較差,使其很難勝任微、納米加工的要求。但從加工機理上講,電解加工是以離子狀態(tài)進行的,并具有諸多獨特的優(yōu)點,所以可以應用于微細加工領域。隨著電化學理論的不斷完善、微細加工技術的發(fā)展和高頻、窄脈寬脈沖電源在電解加工中的使用,加工間隙大大減小并加強了
集中蝕除能力,
脈沖電源的形式和用途有多種，其主要的應用領域包括:脈沖電鍍、極性相和非極性相的相分離、工業(yè)廢氣處理、脈沖電解污水處理、高頻脈沖感應加熱、高功率激光泵、產(chǎn)生高功率帶電粒子束、電弧焊接、電火花加工、靜電除塵、臭氧的制取和表面熱處理等。在軍事上，脈沖電源還用于電磁軌道炮、電磁脈沖模擬、粒子束武器、液電爆炸等領域。不同的應用場合，對電源的輸出電壓、輸出電流及開關頻率的要求不同。按照輸出特性的不同，可以將脈沖電源分為能量密度型、時間間隔型和組合型三類。表面熱處理用脈沖電源屬于組合型，它對能量密度和時間都有要求。
脈沖電源的發(fā)展在促進開關器件發(fā)展的同時受制于開關器件的發(fā)展，尤其是大功率脈沖電源更是依賴于開關器件的發(fā)展。隨著GTO等自關斷器件的出現(xiàn)，產(chǎn)生了斬波型脈沖電源。斬波型脈沖電源的原理是將前級的直流經(jīng)過大功率開關器件控制后，輸出周期和占空比由開關器件控制脈沖決定的大功率脈沖輸出。這類型電源的最突出缺點是輸出與輸入不隔離，對電網(wǎng)的污染太嚴重。如果增加輸入隔離變壓器，由于電源功率太大，使得變壓器的體積巨大。另外的一個缺點就是由于開關器件工作頻率的限制，使得脈沖電源輸出的頻率很低。
........
