脉冲碎石谐振充电电源的研制
发布时间：2021-10-24 20:28
脉冲功率是在一段时间内储存能量再在极短的时间将能量放出,从而获得很大的瞬时功率。随着科学技术的发展,脉冲功率技术从最初的军事运用逐渐推广到医疗、矿业、轨道交通、生物等各个领域。其中在岩石破碎方面有着很大的发展前景。相对于传统机械碎石,脉冲碎石方式有着清洁,效率、设备损伤低,操控简单等特点。高压电容器作为前级储能装置,其充电电源的研制对整套装置尤为重要。本文重点在于研制脉冲碎石装置中的高压大功率串联谐振充电电源。首先介绍了脉冲碎石的基本电路及原理,分析了当前脉冲电源的难点。实验接着介绍了充电电源的基本原理,采用电流断续工作模式的LC串联谐振,这样电源为恒流充电且工作在软开关状态下。并且分析了充电电源工作的各个过程,得出了谐振电流、充电电压等表达式方便之后的分析。脉冲碎石终端脉冲极大,为防止脉冲产生的电磁干扰及高压危害人身安全和设备,本实验采用电脑界面操控并通过光纤连接PLC控制设备。PLC作为控制器实现了电源的工作流程控制、状态指示、参数设置、软件保护等功能。人机交互界面采用labview制作。本文给出了串联谐振电源主电路设计,包括电路拓扑及元器件选型和仿真分析。同时给出了控制电路的设计...
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
现脉冲碎石基本原理图
的高压直流电源采用 220V 工频电经过升压变压器再整流滤波获得致电源重量体积大，获得的电压纹波较大，整体效率低。随着电力关器件的革新，目前高压直流充电电源大都采取谐振充电的开关电谐振充电电源有着体积小、效率高、电压稳定等优势，是充电电源势[26-27]。具体而言从一开始的带限流电阻的高压直流充电到工频高频开关变换器充电。充电电源经历了由工频到高频再到更高频，向数字的发展历程，其体积越来越小，效率越来越高。流阻抗的高压直流电源 1.2 所示，这种充电方式采用高压直流电源通过限流电阻给给储能种充电方式能够保证储能电容在不放电时端电压与高压直流电源相。这种充电电源技术简单，不过缺点明显：充电效率低于 50%，且限流电阻，只能用于低频场合。
华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文工频谐振充电电源频谐振充电电源基本结构如图 1.3。工频交流电先通过升压变压器再经给电容C1充电至高压V0，接着导通晶闸管 T，C1通过电感 L 与二极管D1给储能电容C2。这种充电方式电路简单，电压比较高，但是滤波电容C1半个谐振周期内全部传递给C2，难以实现稳压。可以通过附加释能电路波动，但增加了电源成本与复杂度，降低效率。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于PLC的直流电源充电模块实现自动检测的设计[J]. 胡光伟,代博奥,蓝彬桓. 应用能源技术. 2019(02)
[2]基于ZVS PWM的小功率车用充电电源系统设计[J]. 绳然,曾洁,沈世辉,邹娟. 单片机与嵌入式系统应用. 2019(01)
[3]高功率重复频率脉冲充电电源设计与实验研究[J]. 甘延青,宋法伦,李飞,罗光耀,张北镇,王淦平,龚海涛,金晓. 强激光与粒子束. 2018(06)
[4]40kW高功率密度数字化控制充电电源[J]. 高迎慧,孙鹞鸿,严萍,石一. 强激光与粒子束. 2009(08)
[5]民用脉冲功率源的进展与展望[J]. 张适昌,严萍,王珏,袁伟群,任成燕,邵涛,张东东. 高电压技术. 2009(03)
[6]高压电容器充电电源的研究[J]. 张东辉,严萍. 高电压技术. 2008(07)
[7]20kJ/s高频高压充电电源[J]. 高迎慧,孙鹞鸿,严萍,杨小卫. 高电压技术. 2008(06)
[8]串联谐振CCPS电路结构研究[J]. 钟和清,徐至新,邹云屏,周丕璋,郭良福. 电气传动. 2005(07)
[9]寄生电容对串联谐振电容器充电电源特性的影响[J]. 钟和清,徐至新,邹云屏,郭良福,周丕璋,郑万国. 中国电机工程学报. 2005(10)
[10]软开关高压开关电源设计方法研究[J]. 钟和清,徐至新,邹云屏,潘垣,李劲. 高电压技术. 2005(01)
博士论文
[1]高效高功率密度电源技术的研究[D]. 李伟.西南交通大学 2016
硕士论文
[1]串联谐振高压电容器充电电源全谐振控制方案研究[D]. 尹立业.华中科技大学 2016
[2]高压脉冲碎岩装置的研制[D]. 彭朝钊.华中科技大学 2016
[3]串联谐振充电电源设计[D]. 朱鑫淼.大连理工大学 2014
[4]高压脉冲放电碎岩的研究[D]. 黄国良.华中科技大学 2013
[5]串联谐振式高压电容器充电电源研究[D]. 王胜.华中科技大学 2011
[6]大功率高压电容直流充电电源研究[D]. 祝海强.西北工业大学 2003
本文编号：3455927
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
现脉冲碎石基本原理图
的高压直流电源采用 220V 工频电经过升压变压器再整流滤波获得致电源重量体积大，获得的电压纹波较大，整体效率低。随着电力关器件的革新，目前高压直流充电电源大都采取谐振充电的开关电谐振充电电源有着体积小、效率高、电压稳定等优势，是充电电源势[26-27]。具体而言从一开始的带限流电阻的高压直流充电到工频高频开关变换器充电。充电电源经历了由工频到高频再到更高频，向数字的发展历程，其体积越来越小，效率越来越高。流阻抗的高压直流电源 1.2 所示，这种充电方式采用高压直流电源通过限流电阻给给储能种充电方式能够保证储能电容在不放电时端电压与高压直流电源相。这种充电电源技术简单，不过缺点明显：充电效率低于 50%，且限流电阻，只能用于低频场合。
华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文工频谐振充电电源频谐振充电电源基本结构如图 1.3。工频交流电先通过升压变压器再经给电容C1充电至高压V0，接着导通晶闸管 T，C1通过电感 L 与二极管D1给储能电容C2。这种充电方式电路简单，电压比较高，但是滤波电容C1半个谐振周期内全部传递给C2，难以实现稳压。可以通过附加释能电路波动，但增加了电源成本与复杂度，降低效率。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于PLC的直流电源充电模块实现自动检测的设计[J]. 胡光伟,代博奥,蓝彬桓. 应用能源技术. 2019(02)
[2]基于ZVS PWM的小功率车用充电电源系统设计[J]. 绳然,曾洁,沈世辉,邹娟. 单片机与嵌入式系统应用. 2019(01)
[3]高功率重复频率脉冲充电电源设计与实验研究[J]. 甘延青,宋法伦,李飞,罗光耀,张北镇,王淦平,龚海涛,金晓. 强激光与粒子束. 2018(06)
[4]40kW高功率密度数字化控制充电电源[J]. 高迎慧,孙鹞鸿,严萍,石一. 强激光与粒子束. 2009(08)
[5]民用脉冲功率源的进展与展望[J]. 张适昌,严萍,王珏,袁伟群,任成燕,邵涛,张东东. 高电压技术. 2009(03)
[6]高压电容器充电电源的研究[J]. 张东辉,严萍. 高电压技术. 2008(07)
[7]20kJ/s高频高压充电电源[J]. 高迎慧,孙鹞鸿,严萍,杨小卫. 高电压技术. 2008(06)
[8]串联谐振CCPS电路结构研究[J]. 钟和清,徐至新,邹云屏,周丕璋,郭良福. 电气传动. 2005(07)
[9]寄生电容对串联谐振电容器充电电源特性的影响[J]. 钟和清,徐至新,邹云屏,郭良福,周丕璋,郑万国. 中国电机工程学报. 2005(10)
[10]软开关高压开关电源设计方法研究[J]. 钟和清,徐至新,邹云屏,潘垣,李劲. 高电压技术. 2005(01)
博士论文
[1]高效高功率密度电源技术的研究[D]. 李伟.西南交通大学 2016
硕士论文
[1]串联谐振高压电容器充电电源全谐振控制方案研究[D]. 尹立业.华中科技大学 2016
[2]高压脉冲碎岩装置的研制[D]. 彭朝钊.华中科技大学 2016
[3]串联谐振充电电源设计[D]. 朱鑫淼.大连理工大学 2014
[4]高压脉冲放电碎岩的研究[D]. 黄国良.华中科技大学 2013
[5]串联谐振式高压电容器充电电源研究[D]. 王胜.华中科技大学 2011
[6]大功率高压电容直流充电电源研究[D]. 祝海强.西北工业大学 2003
本文编号：3455927
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