射频电源三次谐波谐振控制技术的研究

发布时间：2017-08-10 19:18

  本文关键词：射频电源三次谐波谐振控制技术的研究

  更多相关文章： 射频电源 三次谐波谐振 锁相环 系统仿真

【摘要】：随着电力电子技术和半导体技术的发展,射频电源的应用领域得到了推广。为克服大功率电子管射频电源体积大、效率低等缺点以及射频功率管射频电源价格昂贵的缺点,本文选用普通MOSFET器件作为固态射频电源的功率器件,采用全桥逆变器与三次谐波谐振电路的拓扑结构,设计出了2 MHz/2 kW的固态射频电源,满足大功率输出和小型化的要求。本文提出了三次谐波谐振电路的控制方式,改善普通MOSFET器件的开关速度和开关损耗,使其适用于更高的工作频率。其主要内容如下:首先,阐述固态射频电源拓扑结构,对全桥式串联谐振固态射频电源的工作原理进行简要介绍,分析其工作状态和串联谐振元件参数的设计以及开关管死区设置。根据固态射频电源的拓扑结构,提出了全桥式三次谐波谐振控制策略,以改善开关管的工作状态,并对三次谐波谐振电路控制原理进行分析。其次,介绍全桥式三次谐波谐振固态射频电源的整机方案和工作原理,对该固态射频电源主电路的工作原理进行分析及主电路各元件参数的设计。具体阐述了辅助及驱动电源、隔离驱动电路和锁相环控制电路等的设计。再次,利用ORCAD PSPICE仿真平台建立全桥式固态射频电源主电路系统,设置电路参数,分别对未接入三次谐波谐振电路的射频电源和接入三次谐波谐振电路的射频电源进行对比仿真分析。再对全桥式三次谐波谐振固态射频电源进行试验验证,对其锁相环控制电路和系统试验结果进行分析。仿真实验表明:桥式三次谐波谐振固态射频电源确实改善了普通MOSFET的开关性能(其漏源电压Vds上升或下降时间由44 ns减少至24 ns),有利于普通MOSFET器件工作于更高的频率,同时降低了开关管的开关损耗;但是其输出功率因数由0.96降低至0.9。最后,对比分析普通MOSFET和RF MOSFET的特性,并对射频电源设计中的电磁干扰和处理措施,以及该射频电源的PCB布局布线进行总结。本文通过对2 MHz/2 kW固态射频电源的研究,完成了全桥式三次谐波谐振固态射频电源的理论分析、系统仿真和硬件电路设计,希望对高功率固态射频电源的研制做出有意义的探索。
【关键词】：射频电源 三次谐波谐振 锁相环 系统仿真
【学位授予单位】：南华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN86;TN386
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-19
• 1.1 课题研究背景和意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-16
• 1.2.1 射频电源的研究现状12-13
• 1.2.2 射频电源控制技术发展13-14
• 1.2.3 射频电源功率控制方式14-16
• 1.3 本文主要研究工作16-19
• 第2章 射频电源拓扑结构分析19-35
• 2.1 射频电源工作原理19-20
• 2.2 全桥串联谐振逆变器工作原理分析20-31
• 2.2.1 串联谐振原理20-23
• 2.2.2 全桥串联谐振逆变器工作原理23-25
• 2.2.3 全桥串联谐振逆变器工作状态分析25-27
• 2.2.4 全桥式串联谐振逆变器基本设计分析27-29
• 2.2.5 死区时间29-31
• 2.3 三次谐波谐振原理31-33
• 2.4 本章小结33-35
• 第3章 三次谐波谐振固态射频电源设计35-49
• 3.1 三次谐波谐振固态射频电源整机方案35
• 3.2 主电路设计35-42
• 3.2.1 系统主电路工作原理35-36
• 3.2.2 主电路元件参数设计36-42
• 3.3 控制电路部分设计42-47
• 3.3.1 锁相电路设计42-45
• 3.3.2 控制及驱动电路设计45-46
• 3.3.3 辅助及驱动电源设计46-47
• 3.4 本章小结47-49
• 第4章 仿真结果49-63
• 4.1 系统主电路仿真及结果分析49-59
• 4.2 控制电路试验结果分析59-61
• 4.2.1 锁相控制电路测试59-61
• 4.2.2 隔离驱动电路测试61
• 4.3 本章小结61-63
• 第5章 射频电源设计理论总结分析63-71
• 5.1 普通MOSFET与RF MOSFET比较分析63-67
• 5.2 射频电源设计器件选择考量67-69
• 5.3 固态射频电源PCB设计总结69
• 5.4 抑制噪声和干扰的措施69-70
• 5.5 本章小结70-71
• 第6章 总结与展望71-73
• 6.1 总结71-72
• 6.2 展望72-73
• 参考文献73-79
• 攻读硕士学位期间的科研成果79-80
• 致谢80

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 徐文远,张大海;基于模态分析的谐波谐振评估方法[J];中国电机工程学报;2005年22期

2 徐志强;李冰;周田华;张海波;;基于模态分析的运动负荷牵引电网谐波谐振分析[J];电力系统保护与控制;2010年19期

3 仰彩霞;刘开培;王东旭;李建奇;郑雪;;利用实矩阵的谐波谐振评估及其灵敏度分析[J];高电压技术;2011年02期

4 仰彩霞;刘开培;李建奇;郑雪;王东旭;;谐波谐振模态灵敏度分析[J];电工技术学报;2011年S1期

5 郭家骥;任桂英;;电容式电压互感器次谐波谐振分析的研究[J];现代电力;1993年02期

6 董国震;和敬涵;;电力系统局部电路谐波谐振产生原因分析及对策[J];继电器;2007年01期

7 仰彩霞;刘开培;王东旭;;基于回路模态分析法的串联谐波谐振评估[J];高电压技术;2008年11期

8 帅智康;肖凡;涂春鸣;沈征;尹新;;宽频域谐波谐振劣化机理及其抑制措施[J];电工技术学报;2013年12期

9 陈海需;杨文焕;李荣高;;电缆分布电容引起的港口供配电系统谐波谐振分析[J];电力科学与工程;2014年01期

10 周辉;吴耀武;娄素华;熊信艮;;基于模态分析和虚拟支路法的串联谐波谐振分析[J];中国电机工程学报;2007年28期

中国博士学位论文全文数据库 前3条

1 仰彩霞;基于模态分析法的电力系统谐波谐振问题研究及其灵敏度分析[D];武汉大学;2010年

2 崔恒斌;高速铁路高频谐波谐振分析与抑制[D];西南交通大学;2015年

3 程改红;交直流电力系统恢复控制策略研究[D];浙江大学;2006年

中国硕士学位论文全文数据库 前5条

1 左海彪;射频电源三次谐波谐振控制技术的研究[D];南华大学;2016年

2 谢婷;基于模态分析法的电网谐波谐振研究[D];西南交通大学;2008年

3 师立涛;电力系统谐波谐振及防治措施的研究[D];天津大学;2010年

4 常海青;局域电网谐波谐振特性分析及仿真软件研制[D];西安理工大学;2003年

5 郭继红;变电站电流谐振分析和抑制方法的研究[D];华北电力大学（河北）;2005年

，

本文编号：652224