核磁共振梯度功率放大器的直流稳压电源设计与研究

发布时间：2017-09-09 11:20

  本文关键词：核磁共振梯度功率放大器的直流稳压电源设计与研究

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【摘要】：数字化开关电源是直流稳压电源研究的热点方向,与传统模拟开关电源相比它具有成本低、可移植性强、扩展性强、能实现复杂算法等优势,因此近年来数字化开关电源得到了快速的发展。本文以STM32F103微控制器为核心,设计完成了一套用于核磁共振梯度功率放大器的直流稳压电源系统,实现了开关管移相PWM驱动信号、反馈控制、保护措施的数字化设计。软开关技术应用于开关电源的设计,可以提升电源系统的效率和减小开关管的开关干扰,是当前开关电源研究的必然趋势。本文以ZVS软开关为设计目标,实现全桥IGBT的零电压开通和关断,对ZVS软开关实现原理进行了深入的分析和讨论,并在电源设计中实现了软开关的设计目标。本文的主要研究内容有以下几点:1.在参考了国内外大量的直流稳压电源设计方案的基础上,完成了核磁共振梯度功率放大器直流稳压电源的总体方案的设计,具体包括对逆变拓扑结构、硬开关与软开关、ZVS与ZVZCS结构、变换器控制策略、数字控制与模拟控制等方面的分析比较。本文选定数字控制移相全桥软开关电源系统作为课题的研究方案。2.对数字控制移相全桥软开关电源系统的工作原理进行了详细的分析,讨论了电源系统的硬件电路各器件的参数设计和选取工作,包括一次整流滤波电路、主控制板、全桥逆变电路、高频变压器、二次整流滤波电路、反馈控制电路、保护电路等模块的设计。完成了电源系统的软件设计,包括主程序、移相PWM模块、反馈信号采样模块和PID调节模块的编程与测试。为了增加系统的可靠性,本文从硬件和软件两个方面讨论了系统的抗干扰设计。3.运用开关电源仿真软件Saber对电源系统的软开关设计和系统的稳定性进行了仿真分析。对电源系统进行了时域仿真分析,证实了全桥逆变器的超前桥臂和滞后桥臂均实现了软开关。通过Saber软件的环路扫描仪对电源系统完成了频域仿真分析,得到了系统的波特图,进而验证了系统的稳定性。4.制作完成了一套开关电源样机,实验波形分析表明:本文设计的数字控制移相全桥软开关电源系统的输出功率、源效应、负载效应、纹波电压等指标在电源测试过程中基本达到了设计目标,系统在核磁共振梯度功率放大器作为负载时可以实现超前桥臂和滞后桥臂的零电压开关。
【关键词】：直流稳压电源 数字化 移相全桥软开关 Saber仿真
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN86;TN722.75
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本文编号：820135