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1、南京航空航天大学硕士学位论文基于数字控制的电火花加工脉冲电源的研究姓名：郑岩申请学位级别：硕士专业：电力系统及其自动化指导教师：刘闯20080101南京航空航天大学硕士学位论文i摘 要电火花加工EDM已经发展成一种极其重要的加工手段在工业界发挥着不可替代的作用EDM 电源作为电火花加工系统中重要组成部分之一其性能对电火花加工的各项工艺指标有较大的影响随着数字控制技术的迅猛发展数字信号控制器性能不断提高已大量应用于电力电子变换技术之中为 EDM 电源的数字化控制提供了可能本文针对 EDM 电源的技术要求设计了基于 LCC 谐振变换器的数字控制式 EDM 电源方案经研究表明LCC 串并联谐振变换器
2、作为其主电路拓扑采用恒频移相控制方式不仅具有 ZVS 特性而且表现出良好的负载适应性在简化电路结构的同时又使电源更加高效节能文中首先对LCC谐振变换器详细的原理分析掌握了变换器的运行规律利用基波近似分析法对恒频移相控制条件下变换器进行了建模并对其工作特性进行了分析在此基础上对谐振参数进行了优化设计和仿真验证给出了一种简单直观的 LCC 谐振变换器的参数设计方法接下来根据 EDM 电源的设计指标以 Microchip 公司的新型数字信号控制器为控制核心完成了基于数字控制的 EDM 电源系统设计包括功率部分的硬件设计以及数字控制策略最后通过实验验证该数字控制 EDM 电源系统具有良好的性能关键词关
3、键词EDMZVSDSC数字控制LCC 谐振变换器移相控制基于数字控制的电火花加工脉冲电源的研究iiABSTRACTThe Electrical Discharge Machining (EDM) has developed into a very importantmethod of machining, and played an irreplaceable role in industry. As an integral partof the EDM system, the performance of EDM pulse power supply will be the maininfe
4、ction to the technic index of EDM.Further, with the rapid development of digital control technique, performance ofdigital signal controller (DSC) enhances, and DSC has been used more widely.Perfect performance is obtained when it is used in power electronics applications. Itsupports the possibility
5、to the digital control of EDM pulse power supply.A LCC resonant converter EDM pulse power supply based on digital control isproposed in this paper. Research indicates that phase- shifted control LCC resonantconverter has good ZVS characteristic and load adaptability. It gives attention tosimplify th
6、e circuit organization and make it more efficient.At first, the operation of LCC resonant converter is analyzed in detail, and thesteady model is built using the analysis in the form of fundamental sinusoidalapproximation. A comprehensive parameter design procedure is proposed based onits steady mod
7、el. An entire solution of DSC controlled EDM pulse power supply isfinished with a digital signal controller by Microchip company aim to fulfill EDMpower supply design request, including power circuit design and software design. Aprototype demo is developed, and experiments on prototype demo validate
8、 the perfectperformance of the digital controlled EDM pulse power supply.Keywords: EDM, ZVS, DSC, Digital Control, LCC Resonant Converter, Phase-shifted Control基于数字控制的电火花加工脉冲电源的研究vi图表清单图 1.1 电火花加工系统 . 1图 1.2 放电间隙的特性分析 . 2图 1.3 两级式 EDM 电源电路原理图 . 3图 1.4 改进后的两级式 EDM 电源电路原理图 . 4图 1.5 串联谐振变换器 . 5图 1.6 并联
9、谐振变换器 . 5图 1.7 串并联谐振变换器 . 5图 1.8 数字控制 EDM 电源基本结构图 . 10图 2.1 全桥 LCC 串并联谐振变换器拓扑图. 13图 2.2 LCC 谐振变换器六种工作模态. 14图 2.3 LCC 变换器的两种等效电路模型. 14图 2.4 LCC 变换器工作波形图. 16图 3.1 LCC 串并联谐振变换器网络图. 19图 3.2 LCC 变换器主电路图. 20图 3.3 工作原理波形图 . 20图 3.4 开关网络图 . 21图 3.5 LCC 变换器工作电压电流波形图. 21图 3.6 Kv与传导角的关系曲线. 23图 3.7与传导角的关系曲线 . 24图 3.8 变压器初级电压电流波形 . 24图 3.9 变压器等效电路 . 25图 3.10 LCC 串并联谐振变换器交流等效电路. 25图 3.11 LCC 谐振变换器电流传输特性曲线. 27图 3.12 LCC 谐振变换器控制特性曲线. 28图 3.13 LCC 谐振变换器输出特性曲线. 29图 3.14 LCC 变换器的工作区域. 30图 3.15 LCC 变换器软开关特性曲线. 30南京航空航天大学硕士学位论文vii图 3.16 桥臂死区时间的影响 . 31图 3.17 变压器变比 N 的影响. 34图 3.18 LCC 谐振变换器 PSIM 仿真电路图.
