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《北京交通大学》 2019年
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用于复合导电材料烧结的脉冲电源的研究

贺振宇  
【摘要】:近年来,轻量化高强高导高载流量Cu/CNTs复合导体成为现在新型高导电材料研究的热点,在复合材料的制备方面,相比于传统工艺,脉冲电流烧结可以在较低温度下实现对复合材料的快速烧结成型,且烧结样品具有晶粒尺寸均匀、导电性好、硬度高、致密性好的优点。但目前来看,对于不同脉冲电流参数对材料烧结有何影响的研究比较少,本文旨在研制一台脉冲电流方向、幅值、频率和占空比等参数可调的烧结电源。以用于探索在不同参数的脉冲电流下对于复合材料烧结的影响。在参考了大量文献的基础上,结合本课题的需要,电源的主要拓扑选择中采用了移相全桥变换电路,即采用两个移相全桥DC/DC变换电路分别作为正负两个方向的电流输出,而后经过脉冲输出电流斩波电路,最终实现双向脉冲电流的输出。在主电路的设计中,主要包括三相不控整流电路、采用移相全桥ZVS变换器作为拓扑的DC/DC变换电路,其中选用IGBT作为DC/DC变换电路的主要开关器件,选择了 EE110作为变压器的磁芯结构并计算了变比。DC/DC变换电路采用全波整流方式作为输出。在控制电路中,建立了移相全桥变换电路的小信号模型,并进行了电流闭环PI补偿设计,采用UCC3895作为全桥变换器的移相控制芯片,PIC18F4520单片机作为主控芯片。设计了相应的驱动电路、数据采样电路以及完备的故障保护电路。最后对系统的软件部分进行了设计。最后,基于以上分析对电路做了系统性的仿真,验证了电路结构和参数设计的合理性。之后对电源样机进行了波形采集和测试。搭建了简易的烧结平台,对烧结的Cu/CNTs样品进行了微观组织结构的表征和性能测试,进一步验证了该脉冲电源的实用性。
【学位授予单位】:北京交通大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2019
【分类号】:TN86;TM24

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【参考文献】
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