基于Marx结构高压脉冲电源的研究与实现

发布时间：2017-06-08 02:04

  本文关键词：基于Marx结构高压脉冲电源的研究与实现，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：脉冲功率技术在军事领域和工业领域有着广泛的应用。在军事领域内,如大功率雷达、航天电源、电磁弹射、电磁武器、强激光等方面,脉冲功率技术的研究比较成熟。而在工业领域内,脉冲功率技术作为一项新兴技术,在金属表面处理、污染治理、激光应用、半导体加工等方面应用前景广阔。随着技术的发展,工业领域在结构紧凑、重复频率、脉冲电压精度等方面提出了较高的要求。在此应用背景下,本文针对环保方面废气和废水的处理,研究并设计了一台基于Marx结构的高压脉冲电源。本文首先介绍了脉冲功率技术的特点,论述了脉冲功率技术的研究意义和国内外的发展状况,确定了本文的出发点。然后根据高压脉冲电源系统的指标要求,将系统分为三级电路:整流电路、脉冲充电电路和脉冲形成电路。经过分析对比多种拓扑结构和控制方式,最终确定采用有源功率因数校正的整流电路、恒压限流式输出的移相全桥变换器和DSP驱动的Marx结构。详细地分析了每级电路的硬件设计和人机交互电路。根据每级电路设计的参数,对整流电路和脉冲充电电路进行建模,根据系统的传递函数,说明了系统的稳定性。具体分析了脉冲形成电路的稳定性。最后通过仿真验证和测试试验,确定了系统的可行性、稳定性和有效性。本文基于脉冲功率技术的应用背景,研究并设计了高压脉冲电源系统。通过改进的Marx结构,采用电感隔离Marx电路和充电电路,同时使用二极管隔离每级Marx电路,减小了充电时的损耗,提高了系统的效率。同时通过对充电电路的控制,可以得到精确的脉冲电压。
【关键词】：脉冲功率技术 Marx电路 移相全桥
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN86
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-14
• 第一章 绪论14-18
• 1.1 研究意义和目的14-15
• 1.2 发展现状15-16
• 1.2.1 整体技术15
• 1.2.2 关键技术15-16
• 1.3 本文的主要研究内容16-18
• 第二章 高压脉冲电源总体设计18-28
• 2.1 系统性能指标18
• 2.2 系统总体方案设计18-19
• 2.3 系统主功率电路设计19-23
• 2.3.1 整流电路设计19-20
• 2.3.2 脉冲充电电路设计20-21
• 2.3.3 脉冲形成电路设计21-23
• 2.4 系统控制策略设计23-27
• 2.4.1 APFC控制电路设计23-25
• 2.4.2 移相全桥控制电路设计25-26
• 2.4.3 Marx控制电路设计26-27
• 2.5 本章小结27-28
• 第三章 高压脉冲电源系统硬件设计28-52
• 3.1 总体设计28
• 3.2 整流电路设计28-33
• 3.2.1 原理分析28-29
• 3.2.2 功率器件参数设计29-32
• 3.2.3 控制电路设计32-33
• 3.2.4 EMI滤波器设计33
• 3.3 脉冲充电电路设计33-44
• 3.3.1 原理分析33-36
• 3.3.2 功率器件设计36-41
• 3.3.3 控制电路设计41-44
• 3.4 Marx电路设计44-48
• 3.4.1 原理分析44-45
• 3.4.2 功率器件设计45-47
• 3.4.3 控制电路设计47-48
• 3.5 人机交互电路设计48-51
• 3.5.1 ADC电路设计49
• 3.5.2 DAC电路设计49-50
• 3.5.3 显示屏的设计50-51
• 3.6 本章小结51-52
• 第四章 系统稳定性分析52-65
• 4.1 稳定性分析方法介绍52
• 4.2 整流电路稳定性分析52-57
• 4.3 脉冲充电电路稳定性分析57-64
• 4.4 Marx电路稳定性分析64
• 4.5 本章小结64-65
• 第五章 系统仿真与测试65-78
• 5.1 系统仿真分析65-68
• 5.1.1 整流电路仿真分析65-66
• 5.1.2 脉冲充电电路仿真分析66-68
• 5.1.3 Marx电路仿真分析68
• 5.2 样机测试结果与分析68-75
• 5.2.1 整流电路测试与分析70-71
• 5.2.2 脉冲充电电路测试与分析71-72
• 5.2.3 Marx电路测试与分析72-73
• 5.2.4 整机测试与分析73-75
• 5.3 整机可靠性测试75-77
• 5.3.1 整流电路老化试验分析75-76
• 5.3.2 脉冲充电电路老化试验分析76
• 5.3.3 Marx电路老化试验分析76
• 5.3.4 整机老化试验分析76-77
• 5.4 本章小结77-78
• 第六章 总结与展望78-80
• 6.1 本文工作总结78
• 6.2 后期工作展望78-80
• 参考文献80-84
• 致谢84-85
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文85

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 刘克富;;固态Marx发生器研究进展[J];高电压技术;2015年06期

2 姚陈果;章锡明;李成祥;米彦;郭飞;孙才新;;基于现场可编程门阵列的全固态高压ns脉冲发生器[J];高电压技术;2012年04期

3 雷宇;邱剑;刘克富;;150kV全固态高压脉冲发生器设计[J];强激光与粒子束;2012年03期

4 陈伟;王志强;;半桥LLC谐振变换器稳态建模及分析[J];通信电源技术;2008年04期

5 郑建毅;何闻;;脉冲功率技术的研究现状和发展趋势综述[J];机电工程;2008年04期

6 曹文思;杨育霞;;基于状态空间平均法的BOOST变换器仿真分析[J];系统仿真学报;2007年06期

7 刘芳;黄海涛;;高压脉冲放电等离子体水处理中的放电方式及其应用[J];工业安全与环保;2006年07期

8 任先文;赵君科;王保健;涂国锋;李小金;张之福;胡新康;;200 kW烟气治理用脉冲电源的研制[J];高电压技术;2005年11期

9 任凌;王志强;李思扬;;有源功率因数校正技术及发展趋势[J];电源技术应用;2005年07期

10 郑红艾,浮建军;高压电晕-臭氧协同作用处理难降解有机废水技术进展[J];化工环保;2004年04期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 许海平;大功率双向DC-DC变换器拓扑结构及其分析理论研究[D];中国科学院研究生院（电工研究所）;2005年

中国硕士学位论文全文数据库 前3条

1 孙兆冲;晶闸管Marx功率脉冲电源的研究[D];哈尔滨工业大学;2007年

2 谭春玲;PWM/PFM自动切换降压DC-DC转换器的分析与设计[D];东南大学;2006年

3 洪峰;数字控制移相全桥软开关变换器[D];南京航空航天大学;2004年

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本文编号：430992