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《兰州理工大学》 2010年
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程控微弧氧化脉冲电源研制

郑浩  
【摘要】: 微弧氧化是一种在阀金属及其合金表面生成具有优质性能氧化陶瓷膜的表面改性新技术。所形成的保护膜可使金属的耐磨损、耐腐蚀及绝缘等性能得到极大改善,又因其具有工序简单,材料适应性宽等优点,因而在航空、航天、机械、电子以及生物材料等领域有广泛的应用前景。目前,有关微弧氧化技术的研究主要集中在陶瓷层的组织结构及性能分析等方面,对微弧氧化电源的研究较少,而且针对微弧氧化电源的最佳静、动态特性,输出波形结构等,国内外科学家均没提出一个明确的说法。本文根据微弧氧化的长膜机理、负载特性及实验研究和工业化生产的要求,设计了一台具有多种输出模式的程控微弧氧化电源,该电源不仅能够选择输出恒流或恒压模式,而且还能够产生带放电回路脉冲、单极性脉冲和双极性脉冲三种输出模式,输出脉冲的幅值、频率、占空比精确可调,并且能够对微弧氧化过程进行过程控制。其主要的研究工作如下: 通过实验研究发现,微弧氧化过程主要分为阳极氧化、微弧放电、大弧放电三个阶段,它是由一系列离散的微区电弧放电共同作用的结果,微区电弧放电主要分为电解、放电、氧化、冷却等四个过程,它要求微弧氧化电源能够输出带有冷却时间的脉冲波形,以降低大弧倾向。而对微弧氧化负载的研究发现,它具有很强的容性,可用RC拓扑结构来等效。在负载特性的作用下,会使电源的输出波形发生变化,增加了大弧倾向,为此提出了带放电回路脉冲输出模式来适应负载特性。 本电源主要包括电源主电路和电源控制系统两部分。其中电源主电路主要包括整流电路、滤波电路、斩波电路、放电电路及保护电路,整流电路和滤波电路控制输出正负脉冲的幅值;放电电路用于输出带放电回路脉冲模式时,卸放和暂存负载电容储存的电能;通过对斩波器的控制,能够控制电源输出模式及输出脉冲的频率和占空比;保护电路主要用来保护电路中功率器件安全可靠地运行。 电源控制系统由两部分组成:电源主控系统和人机界面系统。电源主控系统以80C196KB单片机为核心,主要实现对电压和电流信号及手动模式下设置的参数进行采集、捕捉同步信号并产生可控硅的触发脉冲、产生IGBT的驱动脉冲并监测IGBT的工作状态、对过流和过热进行保护等功能。人机界面系统以AT89C52单片机为核心,通过配合使用HD7279A芯片,实现了对电源参数、电源输出模式、工作方式的预置和对微弧氧化过程中电源参数、时间及工作状态的实时显示。两个控制系统之间采用串行接口通讯,进行数据和命令交换。经现场使用和考核表明,研制的电源在运行中表现出良好的稳定性和可靠性。
【学位授予单位】:兰州理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TG174.451

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【引证文献】
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【参考文献】
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8 刘妍;AZ91D镁合金微弧氧化工艺及成膜行为研究[D];浙江大学;2012年
9 陈宏;AZ91D压铸镁合金微弧氧化工艺及膜层腐蚀行为研究[D];长安大学;2009年
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3 樊康乐;低热损耗镁合金微弧氧化工艺的研究[D];兰州理工大学;2010年
4 冯欣荣;多功能微弧氧化电源的设计[D];吉林大学;2004年
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