电化学加工脉冲电源的设计.doc
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电化学加工脉冲电源的设计,毕业设计标准word格式排版 共80页 28125字目录第1章 绪论 11.1电化学加工的背景 11.2 本设计的任务要求 2第2章 主电路的设计 32.1 设计内容简介 32.2 主电路的组成 32.3 可控整流模块设计 42.3.1 可控整流模块设计指标 42.3.2 三相控整流主电路设计与计算 42.3.3整流变...
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毕业设计标准WORD格式排版 共80页 28125字
目 录
第1章 绪论 1
1.1电化学加工的背景 1
1.2 本设计的任务要求 2
第2章 主电路的设计 3
2.1 设计内容简介 3
2.2 主电路的组成 3
2.3 可控整流模块设计 4
2.3.1 可控整流模块设计指标 4
2.3.2 三相控整流主电路设计与计算 4
2.3.3整流变压器的计算 8
2.3.4 晶闸管的选择及其保护电路设计 9
2.4 中间滤波器设计 12
2.5 斩波电路的设计 14
2.5.1斩波电路的选择 14
2.5.2功率开关器件的选择 15
第3章 控制电路的设计 17
3.1 控制芯片的介绍 18
3.2 零电压检测电路的设计 18
3.3 电压信号采样电路 20
3.4 过电压保护电路的设计 21
3.5 晶闸管驱动电路 22
3.6 MOSFET驱动电路的设计 25
3.7 霍尔电流、电压传感器变送器模块的性能 26
3.8 霍尔传感器的应用 27
3.9 光耦的介绍 28
3.10 辅助电源的设计 28
第4章 软件的设计 31
4.1主程序设计 31
4.2 外部中断程序 32
4.3 A/D转换程序 33
4.4 电压采样程序 34
4.5 晶闸管触发程序的设计 35
4.6 PID控制程序的设计 37
结 论 40
外文原文 42
外文译文 51
致谢 56
附录1 57
附录2 64
第1章 绪论
电化学加工自20世纪50年代问世以来，经过近半个世纪的发展，现已成为机械制造学科中一个重要的分支，也是国防工业生产中的关键制造技术之一。但常规的电解加工不易达到较高的加工精度，加工稳定性差。20世纪90年代出现高频（≥1kHz）、窄脉冲（μs级）电流电解加工后，显著改善了电解加工间隙过程的理化特性，简化了工艺，增强了加工稳定性，提高了加工精度、表面质量、加工效率，为电解加工的应用开拓了新的领域，而脉冲电源是实现此项新工艺技术并使之用于生产的关键设备。
1.1电化学加工的背景
电化学加工也称为电解加工，是利用金属在外电场作用下高速局部阳极通解的过程，实现金属成型的加工工艺。中国电解加工工艺始于60年代初，首先用于航空工业中用于加工叶片，兵器工业加工大炮膛线，后来推广到其它民用工业，如汽车，拖拉机制造业加工锻模，汽轮机制造业加工整体叶轮，还用于花键，异型孔的加工。
电化学加工的工艺设备包括三部分：电解加工机床、支流电源、电解液系统。对于电解加工机床的基本要求是进给速度均匀稳定、足够的刚性和不要的抗腐蚀性、拍气措施。对于支流电源的要求：高的稳压精度和迅速、可靠的短路保护装置。这是因为电解加工时电流很大，电气间隙小，为了保证加工精度和避免烧毁短路，应该重视上述两项指标。对于电解液系统则要求供液稳定，并具有处理电解产物的能力
电解加工以其加工效率高、工具无损耗、加工后工件表面无热影响层、结构表面光滑、无内应力、无裂纹、加工不受材料硬度的限制等优点,在航空航天发动机零件加工领域中得到极为快速的发展。一般认为,电解加工存在着杂散腐蚀,有较大的加工间隙,因此形状精度和尺寸精度较差,使其很难胜任微、纳米加工的要求。但从加工机理上讲,电解加工是以离子状态进行的,并具有诸多独特的优点,所以可以应用于微细加工领域。随着电化学理论的不断完善、微细加工技术的发展和高频、窄脉宽脉冲电源在电解加工中的使用,加工间隙大大减小并加强了
集中蚀除能力,
脉冲电源的形式和用途有多种，其主要的应用领域包括:脉冲电镀、极性相和非极性相的相分离、工业废气处理、脉冲电解污水处理、高频脉冲感应加热、高功率激光泵、产生高功率带电粒子束、电弧焊接、电火花加工、静电除尘、臭氧的制取和表面热处理等。在军事上，脉冲电源还用于电磁轨道炮、电磁脉冲模拟、粒子束武器、液电爆炸等领域。不同的应用场合，对电源的输出电压、输出电流及开关频率的要求不同。按照输出特性的不同，可以将脉冲电源分为能量密度型、时间间隔型和组合型三类。表面热处理用脉冲电源属于组合型，它对能量密度和时间都有要求。
脉冲电源的发展在促进开关器件发展的同时受制于开关器件的发展，尤其是大功率脉冲电源更是依赖于开关器件的发展。随着GTO等自关断器件的出现，产生了斩波型脉冲电源。斩波型脉冲电源的原理是将前级的直流经过大功率开关器件控制后，输出周期和占空比由开关器件控制脉冲决定的大功率脉冲输出。这类型电源的最突出缺点是输出与输入不隔离，对电网的污染太严重。如果增加输入隔离变压器，由于电源功率太大，使得变压器的体积巨大。另外的一个缺点就是由于开关器件工作频率的限制，使得脉冲电源输出的频率很低。
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第1章 绪论 1
1.1电化学加工的背景 1
1.2 本设计的任务要求 2
第2章 主电路的设计 3
2.1 设计内容简介 3
2.2 主电路的组成 3
2.3 可控整流模块设计 4
2.3.1 可控整流模块设计指标 4
2.3.2 三相控整流主电路设计与计算 4
2.3.3整流变压器的计算 8
2.3.4 晶闸管的选择及其保护电路设计 9
2.4 中间滤波器设计 12
2.5 斩波电路的设计 14
2.5.1斩波电路的选择 14
2.5.2功率开关器件的选择 15
第3章 控制电路的设计 17
3.1 控制芯片的介绍 18
3.2 零电压检测电路的设计 18
3.3 电压信号采样电路 20
3.4 过电压保护电路的设计 21
3.5 晶闸管驱动电路 22
3.6 MOSFET驱动电路的设计 25
3.7 霍尔电流、电压传感器变送器模块的性能 26
3.8 霍尔传感器的应用 27
3.9 光耦的介绍 28
3.10 辅助电源的设计 28
第4章 软件的设计 31
4.1主程序设计 31
4.2 外部中断程序 32
4.3 A/D转换程序 33
4.4 电压采样程序 34
4.5 晶闸管触发程序的设计 35
4.6 PID控制程序的设计 37
结 论 40
外文原文 42
外文译文 51
致谢 56
附录1 57
附录2 64
第1章 绪论
电化学加工自20世纪50年代问世以来，经过近半个世纪的发展，现已成为机械制造学科中一个重要的分支，也是国防工业生产中的关键制造技术之一。但常规的电解加工不易达到较高的加工精度，加工稳定性差。20世纪90年代出现高频（≥1kHz）、窄脉冲（μs级）电流电解加工后，显著改善了电解加工间隙过程的理化特性，简化了工艺，增强了加工稳定性，提高了加工精度、表面质量、加工效率，为电解加工的应用开拓了新的领域，而脉冲电源是实现此项新工艺技术并使之用于生产的关键设备。
1.1电化学加工的背景
电化学加工也称为电解加工，是利用金属在外电场作用下高速局部阳极通解的过程，实现金属成型的加工工艺。中国电解加工工艺始于60年代初，首先用于航空工业中用于加工叶片，兵器工业加工大炮膛线，后来推广到其它民用工业，如汽车，拖拉机制造业加工锻模，汽轮机制造业加工整体叶轮，还用于花键，异型孔的加工。
电化学加工的工艺设备包括三部分：电解加工机床、支流电源、电解液系统。对于电解加工机床的基本要求是进给速度均匀稳定、足够的刚性和不要的抗腐蚀性、拍气措施。对于支流电源的要求：高的稳压精度和迅速、可靠的短路保护装置。这是因为电解加工时电流很大，电气间隙小，为了保证加工精度和避免烧毁短路，应该重视上述两项指标。对于电解液系统则要求供液稳定，并具有处理电解产物的能力
电解加工以其加工效率高、工具无损耗、加工后工件表面无热影响层、结构表面光滑、无内应力、无裂纹、加工不受材料硬度的限制等优点,在航空航天发动机零件加工领域中得到极为快速的发展。一般认为,电解加工存在着杂散腐蚀,有较大的加工间隙,因此形状精度和尺寸精度较差,使其很难胜任微、纳米加工的要求。但从加工机理上讲,电解加工是以离子状态进行的,并具有诸多独特的优点,所以可以应用于微细加工领域。随着电化学理论的不断完善、微细加工技术的发展和高频、窄脉宽脉冲电源在电解加工中的使用,加工间隙大大减小并加强了
集中蚀除能力,
脉冲电源的形式和用途有多种，其主要的应用领域包括:脉冲电镀、极性相和非极性相的相分离、工业废气处理、脉冲电解污水处理、高频脉冲感应加热、高功率激光泵、产生高功率带电粒子束、电弧焊接、电火花加工、静电除尘、臭氧的制取和表面热处理等。在军事上，脉冲电源还用于电磁轨道炮、电磁脉冲模拟、粒子束武器、液电爆炸等领域。不同的应用场合，对电源的输出电压、输出电流及开关频率的要求不同。按照输出特性的不同，可以将脉冲电源分为能量密度型、时间间隔型和组合型三类。表面热处理用脉冲电源属于组合型，它对能量密度和时间都有要求。
脉冲电源的发展在促进开关器件发展的同时受制于开关器件的发展，尤其是大功率脉冲电源更是依赖于开关器件的发展。随着GTO等自关断器件的出现，产生了斩波型脉冲电源。斩波型脉冲电源的原理是将前级的直流经过大功率开关器件控制后，输出周期和占空比由开关器件控制脉冲决定的大功率脉冲输出。这类型电源的最突出缺点是输出与输入不隔离，对电网的污染太严重。如果增加输入隔离变压器，由于电源功率太大，使得变压器的体积巨大。另外的一个缺点就是由于开关器件工作频率的限制，使得脉冲电源输出的频率很低。
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