数字化高压直流电源的研究

发布时间：2022-07-10 13:58

　　随着数字化科技的迅猛发展,在国防军备、航空航天、科学研究、国民医疗、工业生产等领域对高压电源产品提出了更高的要求,具备全数字化控制、故障智能诊断、输出电压实时监控以及电源拓扑结构更为可靠成为未来高压电源发展的必然趋势。同时,新理论与新型电力电子器件的应用,不断促使着电源朝着智能化方向发展。在此背景下,本课题研究与开发一种新型主拓扑结构的数字化高压直流电源。目前国内常见的高压直流电源主拓扑为整流滤波、高频逆变、高频升压以及高压整流四个部分,此结构虽简单且较为成熟,但整流滤波与高频逆变之间缺少稳压环节,因而电源输出电压受输入电压影响大,同时,高压的产生仅凭高频变压器提升,故电源输出纹波系数大。为此,课题提出一种新型主拓扑结构,即在原有主拓扑结构上增加新型直流斩波环节,用以稳定与调节输入逆变器的直流电压,从而提高电源输出电压的精度与拓扑结构的可靠性。本文首先介绍了课题研究的背景、意义以及发展趋势,并给出了课题的研究的难点。其次,分析了电路主拓扑的工作原理,重点对拓扑结构中双输入Sepic直流变换器（简称ISOS-Sepic直流变换器）的工作原理及其性能特点详细分析,之后对主拓扑结构能实现高压... 

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 课题背景
    1.2 研究现状与趋势
    1.3 技术难点
    1.4 课题的主要内容
第二章 高压电源拓扑结构分析
    2.1 ISOS-Sepic直流变换器
        2.1.1 新型拓扑结构
        2.1.2 工作模态分析
        2.1.3 性能特点
    2.2 全桥逆变电路
    2.3 升压电路
        2.3.1 高频变压器
        2.3.2 四倍压电路
    2.4 本章小结
第三章 电源控制策略的研究
    3.1 ISOS-Sepic变换器控制策略
        3.1.1 串联交错控制方法
        3.1.2 交错控制时变换器工作状态
        3.1.3 输出均压控制策略
        3.1.4 电路参数对变换器输出均压的影响
    3.2 数字PID闭环控制
    3.3 本章小结
第四章 主电路设计与仿真分析
    4.1 电源主电路设计
        4.1.1 整流滤波电路设计
        4.1.2 ISOS-Sepic电路设计
        4.1.3 全桥功率管的选型
        4.1.4 高频变压器的设计
        4.1.5 倍压电路的设计
    4.2 主电路仿真分析
        4.2.1 ISOS-Sepic变换器交错仿真
        4.2.2 全桥逆变仿真
        4.2.3 升压整流电路的仿真
    4.3 本章小结
第五章 电源整机测试
    5.1 控制电路的设计
        5.1.1 控制电路的总体设计方案
        5.1.2 数字控制核心最小系统
        5.1.3 交错控制电路设计
        5.1.4 隔离驱动电路设计
        5.1.5 电压反馈电路设计
        5.1.6 通信电路模块设计
        5.1.7 故障保护电路
        5.1.8 辅助电源的设计
        5.1.9 硬件电路抗干扰措施
    5.2 主电路PCB制作
    5.3 实验波形测试分析
        5.3.1 PWM驱动与交错驱动信号测试
        5.3.2 ISOS-Sepic变换器输出电压波形
        5.3.3 全桥逆变与高频变压器输出波形
        5.3.4 电源电压输出波形
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
参考文献
致谢
个人简历、在校期间发表学术论文及研究成果
    一、个人简历
    二、攻读硕士学位期间发表的学术论文
    三、攻读硕士学位期间参与的科研项目


【参考文献】：
期刊论文
[1]一种SEPIC馈电升降压变换器[J]. 张彦,李丽娟,高华,王纪勇.  电力系统及其自动化学报. 2016(04)
[2]200kV低纹波高稳定度直流高压电源[J]. 李亚维,谢敏,蓝欣,刘云涛,马成刚,吴烈.  强激光与粒子束. 2016(01)
[3]模块化输入串联输出串联逆变器系统的控制策略[J]. 方天治,朱恒伟,阮新波.  电工技术学报. 2015(20)
[4]模块化输入串联输出串联高压直流组合系统分布式均压控制策略[J]. 陈武,曹远志,崔红芬,王广江,何晓坤.  电工技术学报. 2015(03)
[5]并串联交错式三端口半桥变换器[J]. 吴红飞,胡文斐,邢岩.  中国电机工程学报. 2014(12)
[6]50kV全数字化电子枪高压电源设计[J]. 葛磊,尚雷.  原子能科学技术. 2014(01)
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[8]新型输入并联输出串联直流变换器研究[J]. 王瑾,陈曦,肖岚.  南京师范大学学报(工程技术版). 2012(01)
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硕士论文
[1]电除尘用300W可调直流高压电源设计[D]. 颜林龙.杭州电子科技大学 2017
[2]TOF-SIMS 5kV直流高压电源设计[D]. 王娅男.吉林大学 2016
[3]输入串联输出独立的组合直流变换器均压控制策略研究[D]. 赵明华.哈尔滨工业大学 2016
[4]数字高压直流电源控制系统设计[D]. 汪杰.西南交通大学 2016
[5]电流变体实验用高压直流电源的设计[D]. 王明.大连理工大学 2016
[6]基于DSP的高压直流电源研究[D]. 陈夏琨.中国计量大学 2016
[7]智能高频电源控制系统研究[D]. 余涛.华中科技大学 2016
[8]基于三电平变换器的高压直流电源研究[D]. 张海松.燕山大学 2016
[9]输入串联输出串联直流变换器控制策略研究[D]. 谢吉.湖南大学 2016
[10]湿式电除尘高频电源控制系统的研究[D]. 郭曼利.华北电力大学 2016



本文编号：3657808