工业磁控管用LLC谐振变换器的研究

发布时间：2020-03-26 15:36

【摘要】：随着电力电子技术和微波技术的发展,磁控管以及磁控管供电电源的研究逐步深入。传统磁控管电源采用漏磁变压器,存在损耗大、效率低的问题,并且只能通过继电器的吸合调节输出功率的大小,不能实现输出的连续调节,致使微波加热不均匀。为此本文研究了一种以LLC谐振变换拓扑作为主电路的磁控管电源,通过变频控制实现输出功率的连续调节,该电源具有可靠性好、功率密度高等优点。首先,分析了磁控管的工作原理及伏安特性,明确了磁控管对于供电电源的要求。通过对各种谐振变换器的分析比较,选用半桥LLC谐振变换器作为磁控管供电电源的主电路。分析了谐振网络在不同频率范围的工作过程。利用基波分析法对LLC主电路进行了建模,推导了直流增益、输入阻抗与电压增益的关系,对开关管零电压开通(ZVS)的条件进行了分析。其次,根据对磁控管电源的设计要求,对LLC谐振变换器的主电路参数进行了设计,并对相关元器件进行了选取。通过有限元仿真软件Jmag对几种不同形状磁芯的变压器进行了电磁热场仿真,根据温度分布明确了磁芯的选型,并对变压器的几何参数以及绕线方式进行了设计。考虑模拟芯片的稳定性和单片机的灵活性,采用了以模拟芯片L6599为主,单片机PIC16F1828为辅的控制方法对电路进行控制。模拟芯片L6599直接驱动开关管控制开关频率,检测电流大小,实现软启动;单片机PIC16F1828则辅助实现输出电压连续调节,完成功率设置等功能。同时,设计了一款两路输出的辅助电源为控制系统供电。最后,对磁控管电源进行了仿真和实验。仿真结果验证了所设计磁控管电源的可行性。实验测试了不同输出功率下的能量转换效率和功率因数,并得到相关实验波形。仿真和实验结果表明,所设计的LLC谐振半桥磁控管电源达到了设计要求。
【学位授予单位】：青岛大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM46

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本文编号：2601635