【毕业论文】高频脉冲电镀电源设计开题报告.doc

电信学院毕业设计（论文）开题报告
姓名温少祥专业电气班级电气四班学号09230418指导教师王兴贵题目类型工程设计题目基于PIC单片机的脉冲电镀电源设计一、选题的目的、意义及国内外研究动态：
1、什么是脉冲电镀
脉冲电镀所依据的电化学原理，主要是利用脉冲电压或脉冲电流的张弛(间隙工作)，增强阴极的活性极化和降低阴极的浓差极化，从而有效地改善镀层的物理化学特性。在脉冲电镀过程中，电流导通时，接近阴极的金属离子充分地被沉积，而电流关断时，阴极周围的放电离子又恢复到初始浓度。脉冲电镀时的导通电流密度，远远大于直流电源电镀时的电流密度，这将使金属离子处在直流电镀实现不了的极高过电位下电沉积，其结果不仅能改善镀层的物理化学特性，而且还能降低析出电位较负金。
2、脉冲电镀的优点
节电：效率≥90%，比硅整流省电达40%左右或比可控硅电源省电达20%左右。
节料：由于它的工作原理与普通电源不一样，因此在达到相同表面要求的前提下，可节料达15%左右。
节时：由于采用高频脉冲工作方式，电镀完全是在过电位下的电沉积，因此可节约时间达10%左右，提高工效。高频脉冲电源采用N＋1方式多个并联，(硅整流或可控硅电源不可以)，大功率、大电流可任意并用，效率更高。
高频电源的稳定性：由于采用了最新现代半导体双极型器件(IGBT智能模块)，其可靠性、安全性、稳固性和长时间工作寿命都大大加强和延长，这也是硅整流或可控硅电源无法比拟的。
高频脉冲电源：其工作时，脉冲顶部非常之平，完全是一条直线，纹波可小到0.5%，关断时可对被镀件进行瞬间退镀整平，因此克服了硅整流或可控硅电源的脉动波纹及被镀件表面的高低区，不会形成高的地方镀层厚，低的地方镀层薄的现象。
综上所述脉冲电镀在细化结晶、改善镀层物理化学性能、节约贵金属等方面比传统的直流电镀有着不可比拟的优越性。因此研究新型高效的基于单片机脉冲电源的设计是十分有必要的。
3、电镀电源的发展历史及现状
电镀电源的发展大致经历了4个阶段:
第1阶段为早期的交流——直流发电机组,开始于前苏联,由于经过2次能量转换过程(电能、机械能、电能),机组效率低于60%,噪声大且换向器维修不方便,这类变流设备现在已被列入淘汰产品行列,但在电镀行业仍有少量单位使用该类高能耗设备。
第2阶段为20世纪50年代的硒整流器和20世纪60年代的硅整流器,采用变压器原边抽头或用调压器、饱和电抗器方式调压,副边用硒或硅二极管整流作为电镀电源。这类电源在我国电镀电源中占有一定比例,20世纪80年代占70%左右,如GDA,GDAJ2F,GDS等系列,目前,仍有部分生产和应用。该类电源结构简单,造价低,但都存在体积大,笨重和输出指标低,精度差和效率低等缺点。
第3阶段是20世纪70年代晶闸管整流器,其性能指标比前2代产品有较大改善。采用了五芯柱变压器、高压大功率晶闸管等新技术,并出现了恒压、恒流和恒电流密度新特性。但是由于还是使用工频变压器和工作在低频段,所以整流器体积大,重量重,效率较低,性能的进一步提高也受到电源体积的限制。近年来,以现代电力电子技术的高速发展为基础,国内外相继研制出电镀用第4代直流电镀电源2高频开关电源。与传统工频整流电源相比,开关电源具有高效节能,重量轻,体积小,动态性能好,适应性强,有利于实现工艺过程自动化和智能化控制等显著的优点。因此,大功率开关电源具有广泛的应用前景,是当前国内外研究、开发、应用的主流和方向。但是,开关电源特别是大功率硬开关电源在可靠性、稳定性、效率等方面的缺点成为制约其应用和发展的“瓶颈”,按照传统电源的设计思路和解决办法,不能从根本上解决其所面临的诸多问题。高频开关型电镀电源目前主要局限于1500A以下的中小功率领域,在国内也只有少量厂家生产,从技术角度看主要限于硬开关变换模式和模拟控制方式,具有明显的局限性,同焊接等领域全面推广应用开关式电源的情况具有较大差距。
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