脉冲升压型高压脉冲电源的研究
发布时间：2021-06-22 05:06
高压脉冲电源具有输出电压高、输出电流大、脉冲宽度窄、重复频率高等特点,广泛应用于多个领域。本文设计了一种脉冲升压型高压脉冲电源,实现了输出脉冲幅值、频率和脉宽在一定范围内可调的功能。本文设计的高压脉冲电源方案主要由整流滤波电路、升压电路、全桥逆变电路和级联的脉冲变压器组成。升压电路采用Boost变换器结构,闭环控制Boost的输出电压。使用全桥逆变电路产生双极性脉冲,并为开关管设计了缓冲电路。设计了非晶磁芯的脉冲变压器,给出了关键参数的计算方法,建立了一种脉冲变压器级联的高压脉冲电源仿真模型,通过仿真分析,验证了方案的可行性。设计并搭建了非晶磁芯脉冲变压器级联的高压脉冲电源的硬件电路,包括整流滤波电路、Boost电路、全桥逆变电路、开关管驱动电路、缓冲电路和电压采样电路等,并给出了关键器件参数的计算方法。绕制了环型非晶磁芯的脉冲变压器。使用DSP作为主控器,编写了电源的控制程序,包括Boost电路的闭环控制程序、全桥逆变电路PWM控制程序、电压采样程序以及串口通信程序,能够通过串口来设置高压脉冲电源的参数。制作了高压脉冲电源样机,在实验室条件下进行了实验,对测量的波形和数据进行了分析,...
【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－５整流滤波电路仿真图??Ｆｉｇｕｒｅ?２－５?Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ?Ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?Ｒｅｃｔｉｆｉｅｒ?Ｆｉｌｔｅｒ?Ｃｉｒｃｕｉｔ??
Ｄｉｓｃｒｅｔｅ，??Ｔ；ｓ?＝?ｌｅ－０７?ｓ＿??ｐｏｗｅｒｇｕｉ??ｔＴ?Ｌ－ａ?．．??ｉ??????－２２０Ｖ?Ｋ）?４－?Ｃ?＾?Ｒ?Ｓ?＋?ｖ－？口??丫?ｐ１８?Ｉ?－Ｂ??［??ｒｅｃｔｉｆｉｅｒ????Ｉ???图２－５整流滤波电路仿真图??Ｆｉｇｕｒｅ?２－５?Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ?Ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?Ｒｅｃｔｉｆｉｅｒ?Ｆｉｌｔｅｒ?Ｃｉｒｃｕｉｔ??整流滤波仿真电路输出的电压波形如图２－６所示，由图可以看出输出电压最高??为３０９．６Ｖ、最低值为２９９．９Ｖ，纹波电压为３０９．６－２９９．９＝９．７Ｖ，纹波系数ｒ为??．７／（３０９．６＋２９９．９）／２＝３．１８％＜５％，满足设计要求。??３５０?ｒ?ｃ?ｃ?ｃ?ｃ?＂ｊ??
大于Ｂｏｏｓｔ自身产生的１００ｋＨｚ的输出纹波。因此，输出电容应按照１００Ｈｚ的ＡＦ。，??来计算。??按照３％的输出电压纹波系数计算，输出电容为??Ｃ＝?Ｕ〇?＝?ｌ－?＝?６６６．７＾Ｆ?（２－１５）??（ｊＵ０Ｒｆ－?０．０３ｘ５００ｘ１００??式中ＣＴ为输出电压纹波系数，为负载（此处取及＝５００Ｑ?），乂为??输入波动电压的频率，计算时忽略电容的充电时间。??（３）?Ｂｏｏｓｔ变换器仿真??整流滤波部分按照２．２小节设定参数，按照（１）、（２）中的计算结果，设定升压??电感Ｚ为１．８ｍＨ，电感无电阻损耗，二极管正向导通电压为０．８Ｖ，输出电容Ｃ为??６８０［ｉＦ，负载为５００Ｄ电阻，设定ＭＯＳＦＥＴ导通电阻为０．３Ｑ，用Ｓｉｍｕｌｉｎｋ搭建仿??真电路，如图２－１０所示。在升压电感和输出二极管两端并联了一个二极管，这是??因为在Ｂｏｏｓｔ变换器启动瞬间，输出电容的两端没有电压，流过升压电感的电流就??会很大，为了防止电感瞬间饱，并减小输出二极管的浪涌电流［１４］。???ｒ－ＪＳ??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于PSIM仿真的开关电源Boost电路的设计[J]. 杨脱颖. 工业控制计算机. 2018(11)
[2]基于ZVZCS软开关技术的大功率电磁发射机设计[J]. 李亮亮,张一鸣,郑起佳,庞连路,张心波. 通信电源技术. 2017(03)
[3]RCD缓冲电路参数设计[J]. 杨志龙. 电脑知识与技术. 2015(24)
[4]基于Matlab的吸收电路对IGBT电路功耗影响的研究[J]. 王振雷,董长双. 电气传动. 2014(07)
[5]高压皮秒脉冲发生器的设计与实现[J]. 姚陈果,赵东阳,米彦,李成祥,王建,章锡明,孙才新. 高电压技术. 2010(07)
[6]逆变器用IGBT吸收电路的仿真研究[J]. 张全柱,黄成玉,邓永红. 电源技术. 2009(10)
[7]小型脉冲变压器设计[J]. 杨哲,鞠晓东. 变压器. 2006(12)
硕士论文
[1]基于DSP控制的BOOST PFC结构和算法实现[D]. 谭伟.湘潭大学 2017
[2]基于IGBT的重频短脉冲源研究[D]. 沈宗盘.电子科技大学 2017
[3]中子管离子源2kV高压脉冲电源的研制[D]. 侯博锋.沈阳师范大学 2017
[4]电除尘用高频高压脉冲电源的研究[D]. 曹鑫.安徽理工大学 2014
[5]锂电池化成用四路双向DC/DC变换器设计与实现[D]. 刘利军.湖南大学 2014
[6]高压脉冲电场杀菌装备中脉冲升压型高压脉冲发生器研究[D]. 江婷婷.浙江大学 2014
[7]一种生物医用皮秒级高压脉冲发生器的研制[D]. 赵东阳.重庆大学 2010
[8]基于DSP的SVPWM变频电源的研究[D]. 王琦.华中科技大学 2007
[9]Boost-PFC电路拓扑和控制算法的研究[D]. 郎芸萍.浙江大学 2006
本文编号：3242183
【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－５整流滤波电路仿真图??Ｆｉｇｕｒｅ?２－５?Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ?Ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?Ｒｅｃｔｉｆｉｅｒ?Ｆｉｌｔｅｒ?Ｃｉｒｃｕｉｔ??
Ｄｉｓｃｒｅｔｅ，??Ｔ；ｓ?＝?ｌｅ－０７?ｓ＿??ｐｏｗｅｒｇｕｉ??ｔＴ?Ｌ－ａ?．．??ｉ??????－２２０Ｖ?Ｋ）?４－?Ｃ?＾?Ｒ?Ｓ?＋?ｖ－？口??丫?ｐ１８?Ｉ?－Ｂ??［??ｒｅｃｔｉｆｉｅｒ????Ｉ???图２－５整流滤波电路仿真图??Ｆｉｇｕｒｅ?２－５?Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ?Ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?Ｒｅｃｔｉｆｉｅｒ?Ｆｉｌｔｅｒ?Ｃｉｒｃｕｉｔ??整流滤波仿真电路输出的电压波形如图２－６所示，由图可以看出输出电压最高??为３０９．６Ｖ、最低值为２９９．９Ｖ，纹波电压为３０９．６－２９９．９＝９．７Ｖ，纹波系数ｒ为??．７／（３０９．６＋２９９．９）／２＝３．１８％＜５％，满足设计要求。??３５０?ｒ?ｃ?ｃ?ｃ?ｃ?＂ｊ??
大于Ｂｏｏｓｔ自身产生的１００ｋＨｚ的输出纹波。因此，输出电容应按照１００Ｈｚ的ＡＦ。，??来计算。??按照３％的输出电压纹波系数计算，输出电容为??Ｃ＝?Ｕ〇?＝?ｌ－?＝?６６６．７＾Ｆ?（２－１５）??（ｊＵ０Ｒｆ－?０．０３ｘ５００ｘ１００??式中ＣＴ为输出电压纹波系数，为负载（此处取及＝５００Ｑ?），乂为??输入波动电压的频率，计算时忽略电容的充电时间。??（３）?Ｂｏｏｓｔ变换器仿真??整流滤波部分按照２．２小节设定参数，按照（１）、（２）中的计算结果，设定升压??电感Ｚ为１．８ｍＨ，电感无电阻损耗，二极管正向导通电压为０．８Ｖ，输出电容Ｃ为??６８０［ｉＦ，负载为５００Ｄ电阻，设定ＭＯＳＦＥＴ导通电阻为０．３Ｑ，用Ｓｉｍｕｌｉｎｋ搭建仿??真电路，如图２－１０所示。在升压电感和输出二极管两端并联了一个二极管，这是??因为在Ｂｏｏｓｔ变换器启动瞬间，输出电容的两端没有电压，流过升压电感的电流就??会很大，为了防止电感瞬间饱，并减小输出二极管的浪涌电流［１４］。???ｒ－ＪＳ??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于PSIM仿真的开关电源Boost电路的设计[J]. 杨脱颖. 工业控制计算机. 2018(11)
[2]基于ZVZCS软开关技术的大功率电磁发射机设计[J]. 李亮亮,张一鸣,郑起佳,庞连路,张心波. 通信电源技术. 2017(03)
[3]RCD缓冲电路参数设计[J]. 杨志龙. 电脑知识与技术. 2015(24)
[4]基于Matlab的吸收电路对IGBT电路功耗影响的研究[J]. 王振雷,董长双. 电气传动. 2014(07)
[5]高压皮秒脉冲发生器的设计与实现[J]. 姚陈果,赵东阳,米彦,李成祥,王建,章锡明,孙才新. 高电压技术. 2010(07)
[6]逆变器用IGBT吸收电路的仿真研究[J]. 张全柱,黄成玉,邓永红. 电源技术. 2009(10)
[7]小型脉冲变压器设计[J]. 杨哲,鞠晓东. 变压器. 2006(12)
硕士论文
[1]基于DSP控制的BOOST PFC结构和算法实现[D]. 谭伟.湘潭大学 2017
[2]基于IGBT的重频短脉冲源研究[D]. 沈宗盘.电子科技大学 2017
[3]中子管离子源2kV高压脉冲电源的研制[D]. 侯博锋.沈阳师范大学 2017
[4]电除尘用高频高压脉冲电源的研究[D]. 曹鑫.安徽理工大学 2014
[5]锂电池化成用四路双向DC/DC变换器设计与实现[D]. 刘利军.湖南大学 2014
[6]高压脉冲电场杀菌装备中脉冲升压型高压脉冲发生器研究[D]. 江婷婷.浙江大学 2014
[7]一种生物医用皮秒级高压脉冲发生器的研制[D]. 赵东阳.重庆大学 2010
[8]基于DSP的SVPWM变频电源的研究[D]. 王琦.华中科技大学 2007
[9]Boost-PFC电路拓扑和控制算法的研究[D]. 郎芸萍.浙江大学 2006
本文编号：3242183
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlidianqilunwen/3242183.html
