LCC谐振式脉冲电流源设计

发布时间：2017-09-25 14:22

  本文关键词：LCC谐振式脉冲电流源设计

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【摘要】：近年来,可重复操作、中小峰值功率的脉冲电源得到快速的发展。这些脉冲电源被广泛应用于食品加工、医疗、废水处理,废气处理,臭氧制备、发电机点火、离子注入、材料加工等诸多工业生产领域。其中,由于谐振式脉冲电源具有效率高、体积小、重量轻、动态响应快、负载适应性强等特点而受到广泛应用。本文推导得出了LCC谐振变换器恒流输出的工作条件。通过比较分析,优化确定了品质因数Qr及串并联谐振电容比值A的取值范围,保证谐振变换器在不同参数扰动下保持输出电流恒定。本文设计了一种两级型串并联谐振式脉冲电流源。该脉冲电流源具有脉冲电流幅值、频率、持续时间可调,功率因数高等特点。通过前级Buck电路以调节直流母线电压,通过后级LCC谐振变换器输出可调的、稳定的脉冲电流。同时设计了有源功率因数校正(Active Power Factor Correction,APFC)电路解决脉冲电源系统电磁兼容性差、功率因数低等问题。设计了两级型串并联谐振变化器的控制策略。本文分别采用状态空间方程与扩展描述函数法对Buck电路以及LCC谐振变换器进行小信号建模,并对所得到的传递函数进行补偿设计,实现了系统的闭环控制,提高了系统的稳定性以及动态响应速度。搭建了脉冲电流源实验系统。通过对样机实验结果分析,验证了所设计的LCC谐振式脉冲电流源的可行性。
【关键词】：脉冲电流源 LCC串并联谐振 软开关 小信号建模 PFC
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM46
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第1章 绪论8-17
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义8-9
• 1.1.1 脉冲电源的基本定义8-9
• 1.1.2 脉冲电源在工业上的应用9
• 1.2 脉冲电源的国内外发展现状9-13
• 1.3 软开关谐振变换器13-15
• 1.3.1 谐振变换器的拓扑结构13-14
• 1.3.2 谐振变换器的控制策略14-15
• 1.4 存在问题15
• 1.5 本文主要研究内容15-17
• 第2章 LCC串并联谐振变换器特性研究17-31
• 2.1 引言17
• 2.2 LCC谐振变换器恒压特性与恒流特性17-20
• 2.3 LCC谐振变换器软开关特性20
• 2.4 LCC谐振变换器恒流工作状态数学描述20-24
• 2.5 电流电压增益及电流电压幅值分析24-27
• 2.5.1 Qr对电流电压增益及电流电压幅值影响分析24-26
• 2.5.2 A对电流电压增益及电流电压幅值影响分析26
• 2.5.3 高频变压器变比影响分析26-27
• 2.6 输出电流幅值灵敏度分析27-30
• 2.6.1 Qr对输出电流幅值灵敏度影响分析28-29
• 2.6.2 A对输出电流幅值灵敏度影响分析29-30
• 2.7 本章小结30-31
• 第3章 谐振式脉冲电流源系统设计31-42
• 3.1 引言31
• 3.2 单相有源功率因数校正电路设计31-34
• 3.2.1 PFC主回路参数设计32-33
• 3.2.2 PFC平均电流控制模式33-34
• 3.3 两级型串并联谐振变换器设计34-40
• 3.3.1 前级Buck电路设计34-35
• 3.3.2 后级LCC谐振变换器设计35-38
• 3.3.3 谐振式脉冲电流源仿真验证38-40
• 3.4 同步整流电路设计40-41
• 3.5 本章小结41-42
• 第4章 两级谐振式脉冲电源系统建模与补偿42-54
• 4.1 引言42
• 4.2 前级Buck电路小信号建模与环路补偿设计42-47
• 4.2.1 Buck电路小信号建模42-45
• 4.2.2 Buck电路环路补偿45-47
• 4.3 后级LCC谐振变换器小信号建模与环路补偿设计47-53
• 4.3.1 LCC谐振变换器小信号建模47-51
• 4.3.2 LCC谐振变换器环路补偿51-53
• 4.4 本章小结53-54
• 第5章 脉冲电流源实验分析54-60
• 5.1 引言54
• 5.2 有源功率因数校正环节实验研究54-57
• 5.3 脉冲电流输出环节实验研究57-59
• 5.4 本章小结59-60
• 结论60-61
• 参考文献61-66
• 致谢66

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 王玉魁;宋博岩;王振龙;赵万生;;有源功率因数校正技术在脉冲电源设计中的应用[J];电加工与模具;2006年01期

2 石洋;钱照明;;带有电流型同步整流方案的LLC变流器设计[J];电力电子技术;2008年01期

3 胡先东;高俊宁;葛立峰;;半桥LLC谐振变换器的参数优化设计[J];电力电子技术;2013年07期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 张军锋;基于电流型LCC谐振变换器的电火花加工电源的研究[D];南京航空航天大学;2006年

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本文编号：917841