适用于真空环境的电容器充电电源研究
本文选题:串联谐振 + ZVS ; 参考:《华中科技大学》2014年硕士论文
【摘要】:随着很多新兴的科学与技术的发展,例如可控热核聚变方面的研究、超强激光器的研究、电磁脉冲、新型武器的研究,脉冲功率技术的获得了迅速发展。而电容器因为技术成熟,简单方便,是脉冲功率应用最多的储能环节。随着脉冲功率的越来越多应用,在真空环境也可以看到脉冲功率的应用。但是由于真空环境散热和辐射问题,使得真空环境下的电源不同于常规的脉冲电源。因此对适用于真空环境的电容器充电电源的研究尤为重要。 本文主要对比了几种常见的DC-DC拓扑结构的优点与不足,由于串联谐振电源可以降低变换器的损耗,具有体积小、效率高、功率密度大、恒流充电等优点,选择了串联谐振变换器作为电容器充电电源。 文章推导了串联谐振变换器的工作模态与公式,也对考虑分布电容的串联谐振变换器进行了分析。并且基于变换器的工作模态分析与公式推导,对变换器的主电路进行了设计,包括功率开关管的设计、高压变压器的设计与谐振电感的设计,以及对高压电源充电保持阶段的干扰问题进行了分析并提出了解决办法,,也对电容器电源的高压侧二极管、功率MOS管、磁性元件例如变压器和谐振电感的损耗进行了计算分析。针对真空特殊环境的特点,对变换器的散热、辐射和高压绝缘可能产生的问题进行了分析,并提出了一些针对性的方法。 最后通过理论分析和变换器的主要参数设计,研制了一台电源样机,并进行了相关的实验,验证了本文理论分析、变换器主要参数设计、干扰问题的分析和损耗分析的合理性。
[Abstract]:With the development of many new science and technology, such as controllable thermonuclear fusion, ultra-strong laser, electromagnetic pulse, new weapons, pulse power technology has been developed rapidly. The capacitor is the most applied energy storage link because of its mature technology and simple and convenient. With more and more applications of pulse power, the application of pulse power can be seen in vacuum environment. However, due to the problem of heat dissipation and radiation in vacuum environment, the power supply in vacuum environment is different from the conventional pulse power supply. Therefore, it is very important to study the capacitor charging power supply suitable for vacuum environment. In this paper, the advantages and disadvantages of several common DC-DC topologies are compared. Because the series resonant power supply can reduce the loss of the converter, it has the advantages of small volume, high efficiency, high power density, constant current charging and so on. The series resonant converter is selected as the capacitor charging power supply. The working mode and formula of series resonant converter are deduced, and the series resonant converter with distributed capacitance is also analyzed. Based on the working mode analysis and formula derivation of the converter, the main circuit of the converter is designed, including the design of the power switch, the design of the high-voltage transformer and the design of the resonant inductor. The interference problem in charging and holding phase of high voltage power supply is analyzed and the solution is put forward. The loss of high voltage side diode power MOS tube magnetic element such as transformer and resonant inductance of capacitor power supply is also calculated and analyzed. In view of the characteristics of the special vacuum environment, the possible problems of heat dissipation, radiation and high voltage insulation of the converter are analyzed, and some targeted methods are put forward. Finally, through theoretical analysis and main parameter design of the converter, a prototype of the power supply is developed, and relevant experiments are carried out to verify the rationality of the theoretical analysis, the design of the main parameters of the converter, the analysis of the interference problem and the analysis of the loss.
【学位授予单位】:华中科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TM53;TN86
【相似文献】
相关期刊论文 前10条
1 许建军;一种新型的恒流高压充电电源[J];电气时代;2002年08期
2 赵异波;用于变电站综合自动化系统的新型充电电源设计[J];湖南大学学报(自然科学版);2002年S2期
3 罗飞路,徐小杰;电源技术讲座(3) 充电电源原理及其应用[J];大众用电;2003年06期
4 李匡成;杨亚丽;;一种多功能便携式充电电源设计[J];装甲兵工程学院学报;2007年06期
5 石一;杨小卫;高迎慧;严萍;;光纤隔离变换器在高压充电电源中的应用[J];高电压技术;2008年07期
6 赵冬玉;段善旭;刘宝其;高捷;;组合混联式充电电源及其功率均分策略研究[J];电力电子技术;2012年08期
7 俞阿龙;一种大功率充电电源的设计[J];电测与仪表;1998年09期
8 俞阿龙;;一种大功率充电电源的设计[J];电气自动化;1999年05期
9 石金刚;;通用24伏直流稳压充电电源的制作[J];电子制作;2000年04期
10 赵异波;何湘宁;;新型高频开关充电电源研究[J];电源技术应用;2002年07期
相关会议论文 前1条
1 黄尚贤;;机充电电源的统一与改进[A];通信电源新技术论坛2011通信电源学术研讨会论文集[C];2011年
相关重要报纸文章 前3条
1 成都 青化 编译;通用充电电源的制作[N];电子报;2007年
2 广东 李春起;为MP4打造便携式DC-DC充电电源[N];电子报;2009年
3 记者 彭燮;新建商品房停车位应配备充电电源[N];中国质量报;2014年
相关硕士学位论文 前10条
1 冯守旺;输入串联输出并联充电电源及其控制策略的研究[D];哈尔滨工业大学;2015年
2 朱作敏;基于PLC的高功率充电电源的设计与控制系统实现[D];电子科技大学;2014年
3 叶卫星;KR公司电源产品营销策略研究[D];电子科技大学;2014年
4 万志群;基于半桥软开关AC/DC充电电源的设计及应用[D];厦门理工学院;2016年
5 高林;适用于真空环境的电容器充电电源研究[D];华中科技大学;2014年
6 李明;大功率充电电源及其并联均流技术的研究[D];北京交通大学;2009年
7 安昱;中大功率工业充电电源的研究[D];西安理工大学;2007年
8 徐强强;移相串联谐振高压充电电源控制策略的研究[D];华中科技大学;2013年
9 夏勇;电爆除垢系统智能高压充电电源的研制[D];大连理工大学;2000年
10 祝海强;大功率高压电容直流充电电源研究[D];西北工业大学;2003年
本文编号:1888022
本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlilw/1888022.html