【摘要】：大功率半導(dǎo)體激光器驅(qū)動電源是大功率激光系統(tǒng)的核心組成部分,其性能的優(yōu)劣直接影響到輸出激光質(zhì)量和半導(dǎo)體激光器的使用壽命。隨著激光系統(tǒng)整體功率的快速提升,半導(dǎo)體激光器電源的體積重量也隨之大幅上升,難以滿足車載移動場合的小型化需求,同時(shí)也面臨著其它許多性能挑戰(zhàn)。首先,本文綜合比較交流供電時(shí)各種直流電源方案的優(yōu)缺點(diǎn),確定本課題研究的大功率半導(dǎo)體激光器電源單體(后簡稱半導(dǎo)體激光器電源)主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為AC/DC不控整流、DC/AC高頻逆變、AC/DC不控整流三級變換方案。DC/AC高頻逆變采用移相全橋。其次,對半導(dǎo)體激光器電源系統(tǒng)開環(huán)性能進(jìn)行仿真分析,驗(yàn)證了主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的可行性。為了解決半導(dǎo)體激光器電源濾波器體積重量大的問題,本課題對濾波器進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),使得在滿足輸出電流紋波要求的前提下,濾波器重量最小,最后選擇LCLC型濾波電路�；趦�(yōu)化設(shè)計(jì)的濾波器,建立了半導(dǎo)體激光器電源系統(tǒng)開環(huán)數(shù)學(xué)模型,提出了基于狀態(tài)變量反饋的有源阻尼方法,以減小系統(tǒng)在諧振頻率處的諧振尖峰。因此,半導(dǎo)體激光器電源系統(tǒng)采用基于電容電流反饋的電流雙閉環(huán)控制策略,外環(huán)用于穩(wěn)定輸出量,內(nèi)環(huán)用于實(shí)現(xiàn)有源阻尼。最后,對半導(dǎo)體激光器電源系統(tǒng)閉環(huán)性能進(jìn)行仿真分析,在電源電壓或輸出負(fù)載突變時(shí),提高系統(tǒng)的抗干擾能力。然后,通過理論計(jì)算以及結(jié)合實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn),對半導(dǎo)體激光器電源主電路元件參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì),選擇合適的元器件并搭建了主電路實(shí)驗(yàn)平臺。接著,對半導(dǎo)體激光器電源控制系統(tǒng)進(jìn)行分析與設(shè)計(jì),給出了控制系統(tǒng)方案并設(shè)計(jì)了控制電路�？刂葡到y(tǒng)采用PID反饋恒流輸出控制技術(shù),給出了控制系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì),包括基礎(chǔ)程序以及PID反饋程序,重點(diǎn)介紹了PID程序的C語言實(shí)現(xiàn)。最后,搭建了10kW的電源實(shí)驗(yàn)平臺,在低壓下進(jìn)行了相關(guān)的開環(huán)與閉環(huán)實(shí)驗(yàn),為后續(xù)研究打下基礎(chǔ)。
【圖文】：

1-2ASM232C040 半導(dǎo)體激光器實(shí)SM232C040 半導(dǎo)體激光器的主要測試條件 最小值 典型50A(25℃) 40 -40W(25℃) - 525℃ - 125℃ - 0.025℃，，40W - 1.32C040 半導(dǎo)體激光器的主要特 50A，2 個(gè) LD 并聯(lián)的通流能 1.8V，30 個(gè) LD 串聯(lián)的工作電 2mΩ，2 個(gè) LD 并聯(lián)的等效電 100A 時(shí)，串聯(lián)電阻兩端電壓V，還得再串聯(lián)一個(gè)阻值為 Ro激光器等效負(fù)載電路模型如圖

圖 1-5 半導(dǎo)體激光器的工作特性曲線的存儲條件和工作環(huán)境中，半導(dǎo)體激光器的使用壽命很長。易損壞[19-20]。對半導(dǎo)體激光器電源的要求如下[10,21-23]：源，半導(dǎo)體激光器電源必須輸出恒定電流且要求電流紋波系控制，工作溫度過高會導(dǎo)致半導(dǎo)體激光器輸出光功率下降，用壽命。因此，半導(dǎo)體激光器電源必須有溫度控制裝置，以穩(wěn)定溫度下。過壓保護(hù)，半導(dǎo)體激光器電源必須有保護(hù)裝置，以防止過流損壞。浪涌，據(jù)統(tǒng)計(jì)，浪涌擊穿造成半導(dǎo)體激光器失效的幾率超過時(shí)電脈沖可以擊穿半導(dǎo)體激光器的 PN 結(jié)并損壞其諧振腔面大功率半導(dǎo)體激光器電源系統(tǒng)研究現(xiàn)狀
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TM46

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 張鵬;;半導(dǎo)體激光器的物理特性分析及研究[J];激光雜志;2018年12期

2 孫勝明;范杰;徐莉;鄒永剛;楊晶晶;龔春陽;;錐形半導(dǎo)體激光器研究進(jìn)展[J];中國光學(xué);2019年01期

3 劉林;;半導(dǎo)體激光器的虛擬實(shí)驗(yàn)仿真系統(tǒng)[J];西南師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2019年02期

4 劉義鶴;江洪;;半導(dǎo)體激光器器件和材料研究進(jìn)展[J];新材料產(chǎn)業(yè);2019年04期

5 鄧麗;張濤;許博;李亭亭;;沖擊電流驅(qū)動下半導(dǎo)體激光器的快速響應(yīng)研究[J];激光與紅外;2018年02期

6 ;藍(lán)綠光半導(dǎo)體激光器將國產(chǎn)化[J];半導(dǎo)體信息;2018年01期

7 李鵬;張珩;;基于嵌入式技術(shù)的半導(dǎo)體激光器電路設(shè)計(jì)[J];激光雜志;2018年06期

8 孫淼;申利梅;張騰;陳煥新;;熱電冷卻半導(dǎo)體激光器的溫控策略研究[J];工程熱物理學(xué)報(bào);2018年07期

9 羅春霞;陳海英;;半導(dǎo)體激光器的實(shí)驗(yàn)特性分析及識別[J];激光雜志;2018年10期

10 魏玉花;;具有反射波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體激光器[J];激光雜志;2016年11期

相關(guān)會議論文 前10條

1 袁麗萌;賈鋒;;新型1470nm半導(dǎo)體激光器在微創(chuàng)手術(shù)中的應(yīng)用[A];長三角地區(qū)科技論壇激光分論壇暨上海市激光學(xué)會2011年學(xué)術(shù)年會論文集[C];2011年

2 車相輝;陳宏泰;林琳;王晶;張世祖;徐會武;劉會民;王曉燕;楊紅偉;安振峰;;808nm半導(dǎo)體激光器材料參數(shù)的數(shù)值模擬研究[A];第十一屆全國MOCVD學(xué)術(shù)會議論文集[C];2010年

3 徐強(qiáng);;半導(dǎo)體激光器的矢量光場分析[A];中國光學(xué)學(xué)會2011年學(xué)術(shù)大會摘要集[C];2011年

4 董翔宇;鄭剛;李孟超;;半導(dǎo)體激光器調(diào)頻特性的分光檢測及應(yīng)用研究[A];第十一屆全國光學(xué)測試學(xué)術(shù)討論會論文（摘要集）[C];2006年

5 王少卿;王向朝;黃炳杰;;反饋光注入半導(dǎo)體激光器的復(fù)合腔模穩(wěn)定性與分岔研究[A];第十二屆全國光學(xué)測試學(xué)術(shù)討論會論文（摘要集）[C];2008年

6 張興德;;半導(dǎo)體激光器的進(jìn)展及其在軍事上的應(yīng)用[A];西部大開發(fā) 科教先行與可持續(xù)發(fā)展——中國科協(xié)2000年學(xué)術(shù)年會文集[C];2000年

7 劉賢炳;梁元濤;李蔚;楊名;丁勇;楊寧;徐國偉;龍熙平;楊鑄;;直接調(diào)制半導(dǎo)體激光器的非線性動力學(xué)特性研究[A];全國第十次光纖通信暨第十一屆集成光學(xué)學(xué)術(shù)會議（OFCIO’2001）論文集[C];2001年

8 陳良惠;;我國半導(dǎo)體激光器的新進(jìn)展(報(bào)告內(nèi)容摘要)[A];光電技術(shù)與系統(tǒng)文選——中國光學(xué)學(xué)會光電技術(shù)專業(yè)委員會成立二十周年暨第十一屆全國光電技術(shù)與系統(tǒng)學(xué)術(shù)會議論文集[C];2005年

9 石智偉;朱勇;成懿闐;陳玉穩(wěn);林桔樺;;一種用于半導(dǎo)體激光器溫控系統(tǒng)的溫度檢測[A];2004全國光學(xué)與光電子學(xué)學(xué)術(shù)研討會、2005全國光學(xué)與光電子學(xué)學(xué)術(shù)研討會、廣西光學(xué)學(xué)會成立20周年年會論文集[C];2005年

10 陳云良;王海龍;;半導(dǎo)體激光器的廣泛應(yīng)用[A];上海市激光學(xué)會2005年學(xué)術(shù)年會論文集[C];2005年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前10條

1 杜勝蘭;哈佛完成半導(dǎo)體激光器收發(fā)無線信號首次實(shí)驗(yàn)[N];人民郵電;2019年

2 記者 孫世超;韓國奎科半導(dǎo)體激光器項(xiàng)目簽約入駐高新區(qū)[N];威海日報(bào);2019年

3 記者 劉園園;藍(lán)綠光半導(dǎo)體激光器將國產(chǎn)化[N];科技日報(bào);2018年

4 本報(bào)記者 李們達(dá);堅(jiān)持夢想永不言棄[N];經(jīng)濟(jì)日報(bào);2017年

5 記者 王海榮;深創(chuàng)谷引來一群“學(xué)霸創(chuàng)客”[N];深圳商報(bào);2017年

6 中國工程院院士 趙梓森;從高錕獲獎看光纖通信的發(fā)展[N];人民郵電;2009年

7 ;半導(dǎo)體激光器應(yīng)用市場廣闊[N];中國電子報(bào);2000年

8 張璐 本報(bào)記者 鄧淑華;炬光科技:踐行高功率半導(dǎo)體激光器產(chǎn)業(yè)化[N];中國高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)導(dǎo)報(bào);2019年

9 本報(bào)記者 羅旭;劉興勝：在黃土地上實(shí)現(xiàn)科技報(bào)國夢[N];光明日報(bào);2019年

10 王晶;朗訊貝爾實(shí)驗(yàn)室推出新款半導(dǎo)體激光器[N];通信產(chǎn)業(yè)報(bào);2002年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 薛琛鵬;基于混沌半導(dǎo)體激光器的保密通信技術(shù)研究[D];電子科技大學(xué);2019年

2 侯玉雙;基于半導(dǎo)體激光器非線性動力學(xué)系統(tǒng)的儲備池計(jì)算[D];西南大學(xué);2019年

3 宋悅;AlGaInAs近紅外半導(dǎo)體激光器外延結(jié)構(gòu)的退化機(jī)理研究[D];中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所);2018年

4 樊利;基于外部擾動下半導(dǎo)體激光器的非線性動力學(xué)獲取微波及微波頻率梳研究[D];西南大學(xué);2018年

5 田景玉;高功率半導(dǎo)體激光器外腔合束技術(shù)及白激光研究[D];中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所);2019年

6 李鯤;半導(dǎo)體激光器自混頻干涉測距技術(shù)研究[D];北京理工大學(xué);2017年

7 郭仁甲;基于重構(gòu)等效啁啾技術(shù)的新型可調(diào)諧分布反饋半導(dǎo)體激光器及陣列研究[D];南京大學(xué);2017年

8 穆鵬華;半導(dǎo)體激光器混沌注入系統(tǒng)時(shí)延及帶寬特性研究[D];西南交通大學(xué);2018年

9 高峰;周期性電注入增益耦合分布反饋半導(dǎo)體激光器的研究[D];中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所);2018年

10 盧澤豐;基于側(cè)向微結(jié)構(gòu)的中紅外半導(dǎo)體激光器性能調(diào)控研究[D];中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所);2018年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 劉洋;半導(dǎo)體激光器兩級耦合式溫控方法研究[D];北京理工大學(xué);2016年

2 巫祥曦;用于泵浦稀有氣體激光器的半導(dǎo)體激光線寬壓縮研究[D];華中科技大學(xué);2019年

3 楊文龍;基于雙光柵的半導(dǎo)體激光器光譜合束研究[D];華中科技大學(xué);2019年

4 肖杏子;大功率半導(dǎo)體激光器電源單體的分析與設(shè)計(jì)[D];華中科技大學(xué);2019年

5 蔡磊;醫(yī)療脫毛半導(dǎo)體激光器光學(xué)治療頭設(shè)計(jì)[D];西安工業(yè)大學(xué);2019年

6 仲光彬;基于REC技術(shù)的InN-DFB半導(dǎo)體激光器的研究[D];南京郵電大學(xué);2019年

7 張巖;小型信息型半導(dǎo)體激光器驅(qū)動系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)[D];云南大學(xué);2018年

8 王世飛;基于TEC控溫的半導(dǎo)體激光器熱穩(wěn)定性仿真及其熱特性表征[D];中國計(jì)量大學(xué);2018年

9 盧珊珊;具有反饋的多個(gè)半導(dǎo)體激光器信息傳輸?shù)难芯縖D];杭州電子科技大學(xué);2019年

10 薛利;用于偏振型光纖傳感器的高穩(wěn)定性半導(dǎo)體激光器與雙差分光接收機(jī)的研究[D];北京交通大學(xué);2019年

本文編號：2622548