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行波管电源系统设计

发布时间:2020-08-28 13:01
【摘要】:行波管主要用于雷达、电子对抗设备、卫星通信等领域,是高科技武器研制的重要组成元件,而行波管工作时需要一套比较复杂的供电电源。供电电源的性能参数直接影响行波管的使用状态,而且不同型号行波管对供电模块的要求也不一样,使得行波管高压电源的开发成为一种定制电源,还未被商品化。目前行波管高压电源模块主要依赖进口,对于研制出电压可调的行波管高压电源非常具有研究意义,本课题来源于与国内某电源公司合作开发项目。本文的高压电源系统由四路相互独立的高压模块组成,降低了行波管各个供电模块之间的耦合性,不用根据行波管的供电模式来设计供电系统。本文以高频开关电源技术作为理论基础,以技术指标为切入点,确定了高压电源系统设计方案,并详细地阐述了设计过程,最后给出的测试结果均达到预期指标。主功率变换部分主要介绍了变压器磁芯结构选型和参数设计的详细计算过程,以及结合工程实际给出的实际设计参数,并给出相应的绝缘处理措施;高压电源模块的主变换器采用全桥软开关变换器,利用电路中的电容电感构成谐振,实现IGBT的零电压导通,主变换驱动模块提供了过流短路保护。辅助控制部分主要采用STM32和传统PWM芯片UCC3895结合的方式共同实现数字控制移相调压的目的。可通过LCD触摸屏进行输出电压设置,STM32读取相应数字控制量并发送至PWM芯片,使输出PWM信号并产生高压。将STM32输出的数字控制量作为基准信号与电压采样反馈信号相比较,通过UCC3895内部电路结构调节移相角大小,从而控制输出PWM占空比,实现数字调压稳压。另外STM32设计了信号检测电路用于STM32对整个电源的工作状态的监控,并设计了相关软件程序,当检测到输出过流、过欠压时,立即启动保护措施,断开PWM输出。在调试过程中通过反复的实验,对电路中部分参数进行调整,最终使得测试结果均达到预期指标,本文设计的行波管高压电源具有输出电压可调范围宽、稳压精度高、纹波小等特点。
【学位授予单位】:成都理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TJ03
【图文】:

结构框图,开关电源,结构框图


第 2 章 开关电源技术基础理论2.1 概述开关电源通常指大功率半导体器件以 DC/DC 或 AC/DC 的开关方式,DC/DC 核心变换器,并且带有负反馈闭环控制和保护电路的电源系统。基本关电源其结构框图如图 2-1 所示,主要由 5 大部分构成:功率开关管和变压器PWM 控制电路,输出滤波整流电路,电压采样反馈电路(沙占友等,2013)1其中 PWM 发生控制电路、功率变换电路和变压器设计是开关电源的核心部分

框图,组成框图,控制电路,脉冲宽度调制


.2 开关电源技术基础.2.1 开关电源的工作方式开关电源的控制原理主要有:脉冲宽度调制(简称 PWM)、脉冲频率调简称 PFM)、混合调制(PWM-PFM,是脉宽调制和脉频调制的结合)。(1)脉冲宽度调制式:功率管工作时具有恒定的开关周期,是靠调整脉度进而改变开关导通时间的方式,达到调节输出电压的目的。PWM 调制的框图如图 2-2 所示。

反激式电路,基本结构


其电路结构图如图2-3 所示。元器件数量很少,使用功率管作为开关,输出滤波部分仅用一个大电容,不需要电感元件。图 2-3 反激式电路的基本结构反激变换器的基本原理:当功率管导通时,变压器的同名端产生正向的电压Ui,变压器次级的非同名端为负,次级二极管 D 反偏截止,此时变压器作为电感储能,准备为下一阶段向次级绕组转移能量。当功率管截止,初级电流通过初级电感续流,变压器的同名端感应电压为负,次级二极管 D 正向导通,此时 T1 作为变压器运行(周志敏,2008)10。反激变换器的非连续导通模式,当初级电感电流下降至零,二次侧二极管关断,此时拓扑结构中的初级和次级都不导通电流,直到下一周期到来。反激变换器工作在连续模式时,直流分量较大,容易造成磁芯饱和,利用率降低,烧毁功率管。反激变换器通常工作在断续模式,输出电流变化范围很宽,可不需要假负载。本设计中的辅助电源模块就是采用的反激式变换原理,非连续导通模式。(2)正激变换器正激变换则是开关工作在导通状态时

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本文编号:2807606

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