论文部分内容阅读
微弧氧化表面处理技术是一种直接在有色金属表面生成陶瓷性氧化膜的综合应用技术,能够解决有色金属易腐蚀、易磨损、硬度低等缺点。微弧氧化技术是包含电化学、材料学以及电力电子技术等领域的交叉学科,属于目前材料表面处理的研究热点。微弧氧化电源是微弧氧化处理工艺的核心部分,目前微弧氧化电源大部分采用不控整流或全控型晶闸管整流电路以及硬开关电路,导致电源存在大量谐波含量和开关损耗大等问题,成为制约微弧氧化电源设备推广应用的“瓶颈”。课题针对该“瓶颈”对PWM整流技术以及软开关技术进行研究,设计了以三相PWM整流器以及移相全桥ZVZCS DC/DC变换器为主电路拓扑结构的微弧氧化电源样机。本课题微弧氧化电源硬件部分采用以三相PWM整流电路、移相全桥ZVZCS DC/DC变换器以及全桥斩波逆变电路构成的主电路,并对三相VSR交流侧电感、直流母线电容以及移相全桥ZVZCS电路的高频变压器、阻断电容进行设计,选择SEMIKRON公司的IGBT作为主电路开关管,IGBT驱动电路采用落木源TX-DA102D驱动器,通讯电路采用人机界面ET100,并与DSP通过RS485接口进行数据交换和显示。软件部分以数字处理器TMS320F28335为核心,对主程序、外扩ADC采样程序、数字锁相环子程序、SVPWM子程序、双闭环控制子程序、PWM控制程序以及软启动程序进行编写。搭建微弧氧化电源实验平台,在输入三相交流电压Uac=220V,负载RL=20?,输出功率Pout=2.4kW下对三相不控整流与三相PWM整流进行谐波含量以及效率测试,分析得出三相不控整流谐波含量是三相PWM整流器的20倍,且效率提升约10%;在输入直流电压Udc=560V,开关频率fs=40kHz,负载R=50?实验环境下对移相全桥ZVZCS电路与硬开关电路进行开关损耗测试以及效率测试,在输出功率达到4kW时,ZVZCS可以减少大约100W的开关损耗,这是硬开关开关损耗的73.8%;在所有负载条件下,ZVZCS电路的总功率损耗约为硬开关电路总功耗的50%。通过对比实验,验证了本课题所研制的微弧氧化电源具有高效纯净的性能。为了验证本课题研制的微弧氧化电源的微弧氧化处理效果,对铝片表面进行微弧氧化处理,通过对铝片加工前后外观对比以及电源输出波形分析,满足微弧氧化技术要求。为微弧氧化电源的推广应用提供实验依据和实现方案。