触发预燃一体化脉冲固体激光器电源的研究

发布时间：2017-05-25 08:07

  本文关键词：触发预燃一体化脉冲固体激光器电源的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：自问世以来,激光以其巨大的生命力推进了光电子技术及其相关行业的发展,应用遍布各个领域。脉冲固体激光器电源是激光器中最重要的组成部分之一,随着激光器应用的不断扩大,对电源的技术性能、可靠性、可维护性等要求也越来越高。本文的研究内容正是基于材料加工领域对激光器电源性能指标要求而展开的。针对传统脉冲固体激光器电源结构复杂,体积大等缺点,本文做了一些相应的改进,优化电源结构,将触发电路与预燃电路结合为一部分,通过改变控制方式,使其在触发阶段为电压源,预燃阶段为恒流源,做到电源触发可靠,能够一次点火成功；对于触发阶段所需高压,采用两级变压器升压来达到要求值；产生激光,需要电源对固体激光器进行大功率放电,目前尚无法用平均功率与此相当的电源直接供电,本文采用电容作为储能元件,从低平均功率电路积累所需能量,然后电容储能达到一定值后向固体激光器放电；对于储能电容器的充电电路,分析对比了几种常用方案,最终采用串联谐振方式,对串联谐振的工作过程进行分析,推导电路在工作过程中相关状态量的函数关系式,得到电路的一些特性并为后期参数设计提供理论支持；针对储能电容器在对脉冲氙灯初始放电阶段di/dt过大,容易造成脉冲氙灯损坏的缺点,采用单节LC放电电路,并对其放电波形进行了分析与仿真；针对激光器工作可靠性的要求,本文也做了详细的研究,增加了相关保护机制,减小激光器发生故障时对各元器件损坏的概率。通过仿真与实验验证证明了所设计的各部分电路应用的可行性,能够达到固体激光器对供电电源的基本要求。对于保护电路的可靠性,进行了对电源破坏性较大的短路实验,在发生短路5μs后,电源切断固体激光器的供电,而且电源没有受到损坏。
【关键词】：脉冲固体激光器电源 触发预燃 串联谐振 恒流充电 电路保护
【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】：2016
【分类号】：TN248
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第1章 绪论8-14
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义8-9
• 1.2 固体激光器简介9-10
• 1.3 固体激光器电源研究现状10-13
• 1.4 本文的主要研究内容13-14
• 第2章 负载特性分析与电路拓扑选择14-22
• 2.1 引言14
• 2.2 脉冲固体激光器电源负载特性14-16
• 2.2.1 脉冲固体激光器电源的工作方式14-15
• 2.2.2 脉冲氙灯放电过程的伏-安特性15-16
• 2.3 电容器最佳充电拓扑的选择16-21
• 2.4 本章小结21-22
• 第3章 储能电容器充放电设计22-31
• 3.1 引言22
• 3.2 串联谐振恒流充电22-28
• 3.3 单节LC储能放电设计28-30
• 3.4 本章小结30-31
• 第4章 硬件电路及参数设计31-45
• 4.1 引言31
• 4.2 电源结构和主要技术参数31-32
• 4.2.1 电源的主要性能指标31
• 4.2.2 电源结构31-32
• 4.3 储能电容器充电电路设计32-35
• 4.3.1 高频变压器及谐振参数的设计32-33
• 4.3.2 控制电路的设计33-34
• 4.3.3 储能电容器充电电压调节显示电路设计34-35
• 4.4 高压触发和预燃电路的设计35-37
• 4.4.1 预燃电路主拓扑35
• 4.4.2 高压触发和预燃控制电路设计35-36
• 4.4.3 高压触发电路设计36-37
• 4.5 储能电容器放电电路设计37-40
• 4.5.1 储能电容器放电主回路设计37-39
• 4.5.2 储能电容器放电次数设置电路39-40
• 4.6 保护电路设计40-44
• 4.6.1 过流保护电路设计40-43
• 4.6.2 过压保护电路设计43-44
• 4.7 本章小结44-45
• 第5章 硬件电路搭建和实验结果分析45-52
• 5.1 引言45
• 5.2 主要电路仿真与实验结果分析45-50
• 5.2.1 预燃电路实验结果分析45-46
• 5.2.2 储能电容器充电电路仿真分析46-49
• 5.2.3 储能电容器充电电路实验结果分析49-50
• 5.3 过流保护测试50-51
• 5.4 本章小结51-52
• 结论52-53
• 参考文献53-58
• 致谢58

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 王珏;王维明;赵健;宋刈非;;大功率短弧氙灯触发器的设计[J];光电技术应用;2007年06期

2 张东辉;严萍;;高压电容器充电电源的研究[J];高电压技术;2008年07期

3 顺迎;;激光应用中氙灯的触发[J];激光与红外;1972年09期

  本文关键词：触发预燃一体化脉冲固体激光器电源的研究，由笔耕文化传播整理发布。

，

本文编号：393115