Kicker高压充电电源设计
发布时间：2021-02-12 21:33
为满足强流重离子加速器（HIAF）高频率束流的注入引出需求,本文提出设计一台大功率Kicker高压充电电源。本文针对高压充电电源的设计进行调研,对比了不同的高压充电方法,选择LC串联谐振恒流充电方案。根据开关频率和谐振频率之间的关系,LC串联谐振有3种不同的工作方式。经过分析比较,选择电流断续工作模式,在此工作模式下充电电源可以实现工作在软开关状态。本文通过对断续模式下工作原理进行数学理论分析,推导出谐振电流、谐振电压、平均充电电流、负载电压的计算公式,阐述其数值的变化规律和影响参数。根据HIAF项目实际运行需求,对充电电源提出样机设计指标。根据设计指标,对样机进行主回路部分和控制保护部分设计。详细介绍三相整流滤波、谐振逆变、高频升压、高压整流中各元器件的设计与选取过程。此外还介绍了电源的软启动功能实现,电源的散热设计和结构设计。在充电电源样机中,最关键的是高频变压器的设计。通过对比不同磁芯材料和磁芯结构,选择了以CC型结构的铁氧体材料作为变压器的磁芯。用窗口面积法,计算出变压器原副边的匝数。结合变压器的绝缘设计以及分布参数控制,委托变压器厂家订制出一台满足设计要求的高频变压器。控制部...
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院近代物理研究所)甘肃省
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
储能单元电压波形
直接影响束流注入引出的频率。本课题研制的大功率工程高频率束流的物理要求。图1.2 Kicker系统结构框图1.2Architecture block diagram of Kicker system高稳定度的高压充电电源可以推动国内高功率脉冲技术电源的依赖性。其研究成果可用于雷达、工业、医疗等领域防技术和国民经济的发展，对我国国家综合实力的提高有着重要意义电容器储能、电感储能、机械储能、化学储能等PFN-Marx 结构，储能单元属于电容器储能较高，同时对充电精度也有一定的要求。对于电容器高压直流充电、高压脉冲充电、工频谐振充电、高压直流充电为恒压式充电，是最传统的高压充电方式之一，工作原理简单，成本低，充电方式可靠。但由于负载电容在状态，初期电流太大，需要加限流电阻进行限制回路中电流越来越小，充电速度逐渐变慢。高压直流充电的平均充电速度慢。大功率 Kicker 高高功率脉冲技术的发展
图1.3高压直流充电原理图Figure 1.3 Schematic diagram of High-voltage DC charging脉冲充电冲充电的工作原理如图 1.4 所示，其采用工频交流输入 U对储能电容 C2充电，通过控制晶闸管开关 S2 的开通让储电，在变压器的副边侧整流后对负载充电。这种充电方式电电压可以设计得很高。由于储能电容 C2充电的时间较充放电频率较低，此外充电回路电压输出未做闭环，充电较差，充电精度不高。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于可控LC串联谐振的高重频高精度脉冲充电电源[J]. 梁勖,赵读亮,林颖,方晓东. 高电压技术. 2018(09)
[2]大功率变流装置IGBT模块冷却性能分析研究[J]. 王雷,杨璐,李守蓉. 电力电子技术. 2018(08)
[3]一种实用型高压脉冲重频破碎装置[J]. 刘俊,彭朝钊,何孟兵. 中国科技信息. 2016(22)
[4]36kV/10kW CO2激光器充电电源的研制[J]. 张兴亮,石宝松. 激光技术. 2016(04)
[5]大容量高频变压器磁芯损耗特性分析及结构选择[J]. 赵波,张宁,李琳,刘海军. 磁性材料及器件. 2016(01)
[6]谐振充电技术在火花开关触发系统中的应用[J]. 张兴亮,郭立红,孟范江,方艳超,张振东,毛书勤. 光学精密工程. 2015(05)
[7]低频高压脉冲放电水处理电源设计[J]. 祁泽武,张伟,张鹏飞,许海鹰. 电力电子技术. 2014(12)
[8]大功率全桥串联谐振充电电源理论设计[J]. 马勋,李洪涛. 电子设计工程. 2013(08)
[9]新型IGBT驱动器2SC0435T的应用[J]. 罗志清,刘庆,袁汉祖,赵小波. 舰船电子工程. 2012(08)
[10]基于损耗分析的大容量高频变压器铁芯材料选型方法[J]. 韩帅,张黎,谭兴国,李庆民,娄杰. 高电压技术. 2012(06)
博士论文
[1]激光热核聚变能源系统研究[D]. 钟和清.华中科技大学 2004
硕士论文
[1]串联谐振高压电容器充电电源全谐振控制方案研究[D]. 尹立业.华中科技大学 2016
[2]RSD固态脉冲电源电容充电线性度与稳定度控制[D]. 付荣耀.燕山大学 2011
[3]基于LCC串并联谐振充电的高压脉冲电源设计[D]. 罗廷芳.湖南大学 2010
[4]空心脉冲发电机励磁与控制系统的研究[D]. 牟树君.华中科技大学 2009
本文编号：3031456
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院近代物理研究所)甘肃省
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
储能单元电压波形
直接影响束流注入引出的频率。本课题研制的大功率工程高频率束流的物理要求。图1.2 Kicker系统结构框图1.2Architecture block diagram of Kicker system高稳定度的高压充电电源可以推动国内高功率脉冲技术电源的依赖性。其研究成果可用于雷达、工业、医疗等领域防技术和国民经济的发展，对我国国家综合实力的提高有着重要意义电容器储能、电感储能、机械储能、化学储能等PFN-Marx 结构，储能单元属于电容器储能较高，同时对充电精度也有一定的要求。对于电容器高压直流充电、高压脉冲充电、工频谐振充电、高压直流充电为恒压式充电，是最传统的高压充电方式之一，工作原理简单，成本低，充电方式可靠。但由于负载电容在状态，初期电流太大，需要加限流电阻进行限制回路中电流越来越小，充电速度逐渐变慢。高压直流充电的平均充电速度慢。大功率 Kicker 高高功率脉冲技术的发展
图1.3高压直流充电原理图Figure 1.3 Schematic diagram of High-voltage DC charging脉冲充电冲充电的工作原理如图 1.4 所示，其采用工频交流输入 U对储能电容 C2充电，通过控制晶闸管开关 S2 的开通让储电，在变压器的副边侧整流后对负载充电。这种充电方式电电压可以设计得很高。由于储能电容 C2充电的时间较充放电频率较低，此外充电回路电压输出未做闭环，充电较差，充电精度不高。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于可控LC串联谐振的高重频高精度脉冲充电电源[J]. 梁勖,赵读亮,林颖,方晓东. 高电压技术. 2018(09)
[2]大功率变流装置IGBT模块冷却性能分析研究[J]. 王雷,杨璐,李守蓉. 电力电子技术. 2018(08)
[3]一种实用型高压脉冲重频破碎装置[J]. 刘俊,彭朝钊,何孟兵. 中国科技信息. 2016(22)
[4]36kV/10kW CO2激光器充电电源的研制[J]. 张兴亮,石宝松. 激光技术. 2016(04)
[5]大容量高频变压器磁芯损耗特性分析及结构选择[J]. 赵波,张宁,李琳,刘海军. 磁性材料及器件. 2016(01)
[6]谐振充电技术在火花开关触发系统中的应用[J]. 张兴亮,郭立红,孟范江,方艳超,张振东,毛书勤. 光学精密工程. 2015(05)
[7]低频高压脉冲放电水处理电源设计[J]. 祁泽武,张伟,张鹏飞,许海鹰. 电力电子技术. 2014(12)
[8]大功率全桥串联谐振充电电源理论设计[J]. 马勋,李洪涛. 电子设计工程. 2013(08)
[9]新型IGBT驱动器2SC0435T的应用[J]. 罗志清,刘庆,袁汉祖,赵小波. 舰船电子工程. 2012(08)
[10]基于损耗分析的大容量高频变压器铁芯材料选型方法[J]. 韩帅,张黎,谭兴国,李庆民,娄杰. 高电压技术. 2012(06)
博士论文
[1]激光热核聚变能源系统研究[D]. 钟和清.华中科技大学 2004
硕士论文
[1]串联谐振高压电容器充电电源全谐振控制方案研究[D]. 尹立业.华中科技大学 2016
[2]RSD固态脉冲电源电容充电线性度与稳定度控制[D]. 付荣耀.燕山大学 2011
[3]基于LCC串并联谐振充电的高压脉冲电源设计[D]. 罗廷芳.湖南大学 2010
[4]空心脉冲发电机励磁与控制系统的研究[D]. 牟树君.华中科技大学 2009
本文编号：3031456
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