单晶硅在众多领域特别是半导体行业有着广泛的应用。随着半导体集成电路器件对大直径、高品质单晶硅的要求越来越高,如何减少单晶硅中的氧、碳等杂志含量,提高其轴向和径向的均匀性成为学术界研究的热门话题。研究发现在晶体生长过程中加入磁场可以有效抑制硅熔体内产生的热对流,提高单晶硅品质。故本课题针对磁场控制系统及其系统中最重要的磁场电源进行研究。具体工作内容如下:首先,针对电源控制算法进行研究,本文以新型的变结构数字控制器实现对开关电源的控制,解决开关电源的控制性能方面问题。对具有阻感性负载的Buck电路进行系统建模,在此基础上,针对传统滑模变结构控制器的抖振问题,结合模糊控制和滑模变结构控制的两种方法的优点设计了一种开关电源模糊滑模控制器。该模糊滑模控制器通过模糊化切换项系数来柔化控制信号,可以减轻传统滑模变结构控制的抖振问题。与传统开关电源相比具有更好的性能。建立了 Matlab/Simulink仿真模型仿真验证了模糊滑模变结构算法的有效性,并且确定最佳模糊规则和变结构参数。其次,设计了基于ARM+DSP的电源控制系统,包括ARM控制器相关的通信部分,触摸屏部分;DSP控制器的数字滤波部分、模糊滑模控制部分、PWM波产生部分等相关软硬件设计,构成数字化的控制器,实现超导电源在输出电流模式下的控制,验证了所设计算法的正确性。最后,对单晶硅拉晶设备中磁场控制系统进行分析研究,该系统主要包括磁场电源控制部分和磁场位置控制部分。系统上位机显示采用MCGS触摸屏,主控采用西门子PLC S7-200驱动变频器对电动机实现方向和速度控制,确保磁场装置停止在设定位置,并且具有上下限位保护。