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随着新材料需求的增加,特别是对耐磨、耐热等要求的不断提高,等离子体加工在材料表面处理领域得到广泛应用。这对工艺加工中使用的电源提出更高的要求,提高电源的抗干扰和负载适应能力成为主要的研究方向。 首先介绍等离子体负载的电路模型,用频域法设计电流控制器,并对比双线性变换和零极点匹配的离散化方法。在分析电弧放电所带来的负载扰动问题的基础上,将输出电压前馈引入电流闭环中,从降低变换器等效导纳的角度,进行电压前馈函数的推导,并分析负载模型参数对前馈补偿函数的影响,对比引入电压前馈控制前后负载扰动的噪声衰减情况。在磁控溅射电源实验平台上,验证了基于输出电压前馈的恒流控制策略,结果表明其能有效抑制等离子体负载突变对恒流输出的扰动,改善了恒流控制系统的动态响应性能。 为解决启辉瞬间的PI控制饱和问题,采用空载恒压、带载恒流的切换控制方案。利用改进的滞环方式实现不同给定电压下的空载电压控制,对比PI控制和电压电流环切换控制下空载到带载的响应曲线,由于切换控制不需要PI退饱和时间,提高了突然加载瞬的动态特性。同时,针对打弧的过电流问题,给出了一种“打嗝”保护方案,并进行仿真和实验验证。 最后,研究了全桥变换器在峰值电流控制、带恒流源负载时的分叉以及混沌等非线性行为。建立系统的离散迭代模型,通过仿真手段研究不同负载电流下的运动轨迹,观察到存在的次谐波振荡以及n型的低频振荡现象。通过FFT分析振荡频率,并利用参数共振微扰和时间延迟反馈两种方法对振荡现象进行控制。