等离子清洗技术作为制造业中的一种新兴的表面处理技术,因其具有的环保、无害、高效和干燥等优点,将逐渐成为表面清洗领域的主流处理手段。论文以等离子清洗电源作为研究对象,重点研究了系统的硬件电路拓扑,高效的宽范围的调功策略,模糊PFM控制算法及自适应遗传优化算法。(1)论文分析了等离子清洗电源的关键技术及研究进展,包括放电反应器、电路拓扑和控制策略,经对比分析选择“带旋转式喷嘴的同轴圆柱式反应器”作为等离子清洗机的放电枪头,选择“前级整流滤波电路+移相全桥串联谐振电路”作为系统的主电路拓扑。根据枪头及主电路拓扑,分析其等效电路模型、工作时序及模态,提出“PSPWMPFM”混合调制的控制策略,并通过仿真验证了该控制策略在理论上的正确性。(2)根据确定好的系统架构,论文对等离子清洗电源各模块的关键电路进行详细分析和设计。兼顾低纹波系数及低电流峰值的要求,对滤波电容和整流桥进行选型;根据应力要求,对移相全桥电路开关管及隔直电容进行参数设计;基于AP法对高频谐振变压器进行设计;以STM32为主控核心,对全桥驱动电路、参数采样及保护电路进行设计;基于UCC28610电源控制芯片,设计了准谐振反激辅助电源及高精度降压电源。(3)论文对比分析各种调功策略,设计了PSPWM-PFM混合调制的控制策略,针对系统易受干扰偏离谐振频率点的问题,设计基于模糊PFM的最大功率跟踪算法,并搭建模型对混合调制策略及模糊PFM最大功率跟踪算法进行仿真,验证了理论分析的正确性;研究对比了常规及改进型PID算法,设计了自适应遗传优化PID参数调节算法,仿真表明系统的抗干扰性、稳态性能和动态响应速度得到显著改善;为实现上述算法,分任务优先级编写了系统的软件程序,并设计了人机交互界面。(4)论文研制一台等离子清洗样机,并搭建相应的实验平台。对关键电路点的波形,控制模块的采样精度进行测试,实验结果与预期相符;测试对比三种调制算法,实验结果表明:混合调制算法的综合效果更具优越性,其输出效率83.0%~95.7%,调功范围500W~1000W,输出功率精度90%~94%;对影响等离子清洗效果的因素进行了测试分析,实验结果表明:距离与清洗效果成负相关关系,设定功率和清洗效果成正相关关系,玻璃材料相比铝材料更易被改性。