可编程电穿孔的多波形发生器研究
发布时间：2021-01-24 00:14
自从1993年,射频消融技术提出以来,温度效应一直以来在肿瘤治疗中占据主导地位,但也易引起焦痂、粘刀等不良的术后效果,严重的还会对肿瘤周边的血管、神经等重要的正常组织造成伤害。故此,提出开发一种结合脉冲电穿孔效应来控温的设备。设备采用脉冲电场叠加的方式来产生能量,并通过控制策略智能的调控脉冲波形的叠加方式和个数,以期实现作用于组织的温度和电穿孔效应的比例。本文的主要工作有:1、深入研究了脉冲电场的实现方法,结合肿瘤治疗时对电参数的需求,提出了脉冲电路拓扑结构;2、在脉冲电场电路基础上,结合多个MOSFET为核心的切换电路单元,实现了多脉冲电场的叠加;3、提出了简单二进制编码方式实现多脉冲电场叠加形成任意波的控制策略,大大降低了系统复杂程度;4、测试表明,系统实现了如下指标:（1）输出脉冲电压幅度:50V-500V,步进约为50V可调;（2）输出脉冲宽度:1Ous-100us,步进约为10us可调;（3）输出脉冲个数:10个-100个,步进为10个可调;（4）输出脉冲频率:1OHz-1000Hz,步进约为10Hz可调;（5）输出脉冲波形:可以设定需要的脉冲波形,比如可以设定方波脉冲、三角...
【文章来源】：杭州电子科技大学浙江省
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１不同强度电场加到细胞两侧的效果??
波电压作比较，当三角波电压大于控制电压后，ＰＷＭ就输出一个低电平，经过功率开关管??驱动器使开关管停止工作［２９］。??ＰＷＭ调制方式如图２．２所示。整个系统的调节过程为，在某个瞬间，当采样电压大于参??考电压时，经过补偿网络后的电压Ｖｃ就降低，则驱动ＰＷＭ的占空比就变小，这样直流电??源就减少了向主电路输送能量的时间，使得输出电压的平均值保持不变。电压型开关调节器??是一个单环的自动调节系统，这种控制方式灵活、简便以及能够保证稳压精度。但是这种控??制方式的反应速度慢、响应时间长以及需要额外的限流电路。??ｖ?／Ｉ儿小／１?／Ｍ儿／Ｉ??兰角波?／｜?ｋ｜?ｋｆ?ｋｉ?Ｋ?ｋｊ?ｋｆ?ｋｉ??功率开关管驱动信号??图２．２?ＰＷＭ调制器工作波形??电流型开关电源［３（）］在电压型开关电源中增加了电流反馈的控制环节，用电流反馈的波形??来作为ＰＷＭ模块的三角波信号与误差信号进行比较，以得到ＰＷＭ调制信号，实现电压电??流双环控制。??如图２．３所示为电流型开关电源的示意图。??７??
参考信号??Ｖｒｅｆ??图２．１电压型开关调节器??当功率开关管驱动器输出一个高电平后，开关管导通，直流电源向主电路输送能量；反??之，当输出一个低电平时，开关管截止，直流电源停止向主电路输送能量。输出电压经过采??样网络后得到Ｈｖ电压，Ｈｖ电压与参考电压Ｖｒｅｆ通过比较器比较后产生误差电压Ｖｅ，误差??电压经过补偿网络Ｇｃ（ｓ）后得到控制电压Ｖｃ，这个控制电压Ｖｃ与ＰＷＭ模块内部的输出三角??波电压作比较，当三角波电压大于控制电压后，ＰＷＭ就输出一个低电平，经过功率开关管??驱动器使开关管停止工作［２９］。??ＰＷＭ调制方式如图２．２所示。整个系统的调节过程为，在某个瞬间，当采样电压大于参??考电压时，经过补偿网络后的电压Ｖｃ就降低，则驱动ＰＷＭ的占空比就变小，这样直流电??源就减少了向主电路输送能量的时间
【参考文献】：
期刊论文
[1]可编程的多波形脉冲低温等离子电源[J]. 邹林,余厉阳,段誉. 真空科学与技术学报. 2018(10)
[2]不可逆电穿孔消融在治疗恶性肿瘤中的应用进展[J]. 刘元章,薛超,李晓祥. 现代肿瘤医学. 2018(04)
[3]脉冲宽度调制芯片SG3526初探[J]. 杨荣花,赵明英,赵子龙,李瑞鹏. 电子世界. 2017(19)
[4]基于推挽电路的大功率直流电源设计[J]. 姜艳姝,郭东,徐兴. 电气传动. 2016(05)
[5]电力电子变压器中高频变压器的设计方法[J]. 薛伟,郑丽君,高云广,李婧,张晓伟,宋建成. 电测与仪表. 2015(23)
[6]不可逆电穿孔微创消融肿瘤技术的研究进展[J]. 姚陈果,赵亚军,李成祥,米彦,廖瑞金. 高电压技术. 2014(12)
[7]基于寄生参数的功率MOSFET数学建模及损耗分析[J]. 程龙,陈权,李国丽,胡存刚,秦昌伟. 华东理工大学学报(自然科学版). 2014(06)
[8]单相不可控桥式整流滤波电路容性特性[J]. 雍静,王铮. 电力系统自动化. 2014(10)
[9]高压方波不可逆电穿孔肿瘤消融装置的研制[J]. 周平,单纯玉,杨澄. 现代制造工程. 2013(03)
[10]Buck DC-DC变换器电感的优化设计[J]. 付园园,姚素英,徐江涛,高静,陈莞. 南开大学学报(自然科学版). 2012(06)
硕士论文
[1]压控型Buck变换器系统分析及设计[D]. 王毅.湖南大学 2013
[2]一种小功率开关电源的设计[D]. 王言豪.重庆大学 2006
[3]细胞膜电穿孔现象机理研究[D]. 肖华娟.中国科学院研究生院（电工研究所） 2004
本文编号：2996190
【文章来源】：杭州电子科技大学浙江省
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１不同强度电场加到细胞两侧的效果??
波电压作比较，当三角波电压大于控制电压后，ＰＷＭ就输出一个低电平，经过功率开关管??驱动器使开关管停止工作［２９］。??ＰＷＭ调制方式如图２．２所示。整个系统的调节过程为，在某个瞬间，当采样电压大于参??考电压时，经过补偿网络后的电压Ｖｃ就降低，则驱动ＰＷＭ的占空比就变小，这样直流电??源就减少了向主电路输送能量的时间，使得输出电压的平均值保持不变。电压型开关调节器??是一个单环的自动调节系统，这种控制方式灵活、简便以及能够保证稳压精度。但是这种控??制方式的反应速度慢、响应时间长以及需要额外的限流电路。??ｖ?／Ｉ儿小／１?／Ｍ儿／Ｉ??兰角波?／｜?ｋ｜?ｋｆ?ｋｉ?Ｋ?ｋｊ?ｋｆ?ｋｉ??功率开关管驱动信号??图２．２?ＰＷＭ调制器工作波形??电流型开关电源［３（）］在电压型开关电源中增加了电流反馈的控制环节，用电流反馈的波形??来作为ＰＷＭ模块的三角波信号与误差信号进行比较，以得到ＰＷＭ调制信号，实现电压电??流双环控制。??如图２．３所示为电流型开关电源的示意图。??７??
参考信号??Ｖｒｅｆ??图２．１电压型开关调节器??当功率开关管驱动器输出一个高电平后，开关管导通，直流电源向主电路输送能量；反??之，当输出一个低电平时，开关管截止，直流电源停止向主电路输送能量。输出电压经过采??样网络后得到Ｈｖ电压，Ｈｖ电压与参考电压Ｖｒｅｆ通过比较器比较后产生误差电压Ｖｅ，误差??电压经过补偿网络Ｇｃ（ｓ）后得到控制电压Ｖｃ，这个控制电压Ｖｃ与ＰＷＭ模块内部的输出三角??波电压作比较，当三角波电压大于控制电压后，ＰＷＭ就输出一个低电平，经过功率开关管??驱动器使开关管停止工作［２９］。??ＰＷＭ调制方式如图２．２所示。整个系统的调节过程为，在某个瞬间，当采样电压大于参??考电压时，经过补偿网络后的电压Ｖｃ就降低，则驱动ＰＷＭ的占空比就变小，这样直流电??源就减少了向主电路输送能量的时间
【参考文献】：
期刊论文
[1]可编程的多波形脉冲低温等离子电源[J]. 邹林,余厉阳,段誉. 真空科学与技术学报. 2018(10)
[2]不可逆电穿孔消融在治疗恶性肿瘤中的应用进展[J]. 刘元章,薛超,李晓祥. 现代肿瘤医学. 2018(04)
[3]脉冲宽度调制芯片SG3526初探[J]. 杨荣花,赵明英,赵子龙,李瑞鹏. 电子世界. 2017(19)
[4]基于推挽电路的大功率直流电源设计[J]. 姜艳姝,郭东,徐兴. 电气传动. 2016(05)
[5]电力电子变压器中高频变压器的设计方法[J]. 薛伟,郑丽君,高云广,李婧,张晓伟,宋建成. 电测与仪表. 2015(23)
[6]不可逆电穿孔微创消融肿瘤技术的研究进展[J]. 姚陈果,赵亚军,李成祥,米彦,廖瑞金. 高电压技术. 2014(12)
[7]基于寄生参数的功率MOSFET数学建模及损耗分析[J]. 程龙,陈权,李国丽,胡存刚,秦昌伟. 华东理工大学学报(自然科学版). 2014(06)
[8]单相不可控桥式整流滤波电路容性特性[J]. 雍静,王铮. 电力系统自动化. 2014(10)
[9]高压方波不可逆电穿孔肿瘤消融装置的研制[J]. 周平,单纯玉,杨澄. 现代制造工程. 2013(03)
[10]Buck DC-DC变换器电感的优化设计[J]. 付园园,姚素英,徐江涛,高静,陈莞. 南开大学学报(自然科学版). 2012(06)
硕士论文
[1]压控型Buck变换器系统分析及设计[D]. 王毅.湖南大学 2013
[2]一种小功率开关电源的设计[D]. 王言豪.重庆大学 2006
[3]细胞膜电穿孔现象机理研究[D]. 肖华娟.中国科学院研究生院（电工研究所） 2004
本文编号：2996190
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