高頻脈沖電鍍電源設(shè)計開題報告

1、電信學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告姓名 溫少祥 專業(yè) 電氣 班級 電氣四班學(xué)號 09230418 指導(dǎo)教師 王興貴 題目類型 工程設(shè)計題目 基于 PIC 單片機的脈沖電鍍電源設(shè)計一、選題的目的、意義及國內(nèi)外研究動態(tài)： 一、選題的目的、意義及國內(nèi)外研究動態(tài)：1、什么是脈沖電鍍 脈沖電鍍所依據(jù)的電化學(xué)原理，主要是利用脈沖電壓或脈沖電流的張弛(間隙工作)，增強陰極的活性極化和降低陰極的濃差極化，從而有效地改善鍍層的物理化學(xué)特性。 在脈沖電鍍

2、過程中，電流導(dǎo)通時，接近陰極的金屬離子充分地被沉積，而電流關(guān)斷時，陰極周圍的放電離子又恢復(fù)到初始濃度。脈沖電鍍時的導(dǎo) 通電流密度，遠遠大于直流電源電鍍時的電流密度，這將使金屬離子處在直流電鍍實現(xiàn)不了的極高過電位下電沉積，其結(jié)果不僅能改善鍍層的物理化學(xué)特性，而且還能降低析出電位較負金。2、脈沖電鍍的優(yōu)點節(jié)電：效率≥90%，比硅整流省電達 40%左右或比可控硅電源省電達 20%左右。節(jié)料：由于它的工作原理與普通電源不一樣，因此在達到相同表面

3、要求的前提下，可節(jié)料達 15%左右。 節(jié)時：由于采用高頻脈沖工作方式，電鍍完全是在過電位下的電沉積，因此可節(jié)約時間達 10%左右，提高工效。 高頻脈沖電源采用 N＋1 方式多個并聯(lián)，(硅整流或可控硅電源不可以)，大功率、大電流可任意并用，效率更高。 高頻電源的穩(wěn)定性：由于采用了最新現(xiàn)代半導(dǎo)體雙極型器件(IGBT 智能模塊)，其可靠性、安全性、穩(wěn)固性和長時間工作壽命都大大加強和延長，這也是硅整流或可控硅電源無法比擬的。 高頻脈沖電

4、源：其工作時，脈沖頂部非常之平，完全是一條直線，紋波可小 到 0.5%，關(guān)斷時可對被鍍件進行瞬間退鍍整平，因此克服了硅整流或可控硅電源 的脈動波紋及被鍍件表面的高低區(qū)，不會形成高的地方鍍層厚，低的地方鍍層薄的現(xiàn)象。綜上所述脈沖電鍍在細化結(jié)晶、改善鍍層物理化學(xué)性能、節(jié)約貴金屬等方面比傳統(tǒng)的直流電鍍有著不可比擬的優(yōu)越性。因此研究新型高效的基于單片機脈沖 電源的設(shè)計是十分有必要的。3、電鍍電源的發(fā)展歷史及現(xiàn)狀 電鍍電源的發(fā)展大致經(jīng)歷了 4 個

5、階段: 第 1 階段為早期的交流——直流發(fā)電機組,開始于前蘇聯(lián),由于經(jīng)過 2 次能量轉(zhuǎn)換過程(電能、機械能、電能),機組效率低于 60%,噪聲大且換向器維修不方便, 這類變流設(shè)備現(xiàn)在已被列入淘汰產(chǎn)品行列,但在電鍍行業(yè)仍有少量單位使用該類高 能耗設(shè)備。第 2 階段為 20 世紀(jì) 50 年代的硒整流器和 20 世紀(jì) 60 年代的硅整流器,采用變壓器原邊抽頭或用調(diào)壓器、飽和電抗器方式調(diào)壓,副邊用硒或硅二極管整流作為電 鍍電源。這類電源在我國電

6、鍍電源中占有一定比例,20 世紀(jì) 80 年代占 70%左右,如波、DC-DC 變換器等部分。整流單元采用三相橋式全控整流電路主電路輸入工頻交 流電，通過控制電路調(diào)節(jié)控制觸發(fā)控制角大小，輸出直流可調(diào)電壓，以達到脈沖電流幅值恒定的目的。通過控制功率器件 Vt 的通斷，輸出頻率、占空比連續(xù)可調(diào) 的脈沖電流。V1 V5V2 V6V3V4CdR C1VD1PtVD2Vt輸入380V50Hz電流互感器電鍍槽圖 1.主電路示意圖 主電路示意圖三相橋式

7、全控整流電路的工作原理在三相橋式全控整流電路中，對共陰極組和共陽極組是同時進行控制的，控制角都是α。由于三相橋式整流電路是兩組三相半波電路的串聯(lián)，因此整流電壓為三相半波時的兩倍。很顯然在輸出電壓相同的情況下，三相橋式晶閘管要求的最大反向電壓，可比三相半波線路中的晶閘管低一半。 為了分析方便，使三相全控橋的六個晶閘管觸發(fā)的順序是 1-2-3-4-5-6，晶閘管是這樣編號的：晶閘管 KP1 和 KP4 接 a 相，晶閘管 KP3 和

8、KP6 接 b 相，晶管 KP5和 KP2 接 c 相。晶閘管 KP1、KP3、KP5 組成共 陰極組，而晶閘管 KP2、KP4、KP6組成共陽極組。 為了搞清楚α變化時各晶閘管的導(dǎo)通規(guī)律，分析輸出波形的變化 規(guī)則，下面研究幾個特殊控制角， 先分析α=0 的情況，也就是在自然換相點觸發(fā)換相時的情況。圖 1 是 電路接線圖。為了分析方便起見，把一個周期等分 6 段。 圖 2. 2.三相全控橋電路 三相全控橋電路在第（1

9、）段期間，a 相電壓最高，而共陰極組的晶閘管 KP1 被觸發(fā)導(dǎo)通，b 相電位最低，所以供陽極組的晶閘管 KP6 被觸發(fā)導(dǎo)通。這時電流由 a 相經(jīng) KP1 流向負載，再經(jīng) KP6 流入 b 相。變壓器 a、b 兩相工作，共陰極組的 a 相電流為正， 共陽極組的 b 相電流為負。加在負載上的整流電壓為ud=ua-ub=uab經(jīng)過 60°后進入第(2)段時期。這時 a 相電位仍然最高，晶閘管 KPl 繼續(xù)V1 V5V2 V6V3V4