【摘要】：傳統(tǒng)的工頻直流高壓電源體積大、質(zhì)量重、效率低、控制不靈活等缺點(diǎn)制約了直流高壓電源在工業(yè)生產(chǎn)中的進(jìn)一步應(yīng)用。數(shù)字化可以提高控制的智能性,高頻化可以減小變壓器的體積但高頻化又會(huì)帶來(lái)很大的開(kāi)關(guān)損耗。針對(duì)以上問(wèn)題,目前研究的熱點(diǎn)集中在數(shù)字化軟開(kāi)關(guān)式高頻直流高壓電源上,但目前其數(shù)字化處理速度還不夠快,軟開(kāi)關(guān)也只是特定負(fù)載下的閉環(huán)軟開(kāi)關(guān)。因此本文選用浮點(diǎn)型TMS320F28069芯片作為控制電路的主控芯片,此芯片的主頻為90MHz,處理速度快。采用PFM與PWM相結(jié)合的控制方式,可在全負(fù)載范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)閉環(huán)軟開(kāi)關(guān)。本文設(shè)計(jì)的電源其額定工作電壓為60kV,額定工作電流為17mA,工作頻率在25kHz~35kHz之間。本文對(duì)高頻直流高壓電源的主電路拓?fù)渥隽嗽敿?xì)的分析,闡述了整流電路、高頻逆變電路、高頻高壓變壓器、高頻高壓倍壓整流電路的具體實(shí)現(xiàn)方案,選擇了相應(yīng)的器件。對(duì)于高頻高壓變壓器存在較大寄生參數(shù)的復(fù)雜問(wèn)題,本文對(duì)其進(jìn)行了建模,并對(duì)其漏感、分布電容進(jìn)行了分析,設(shè)計(jì)了高頻高壓變壓器的繞線結(jié)構(gòu),利用AP法選擇了變壓器的磁芯;根據(jù)變壓器的設(shè)計(jì)參數(shù)確定原副邊匝數(shù),考慮到集膚效應(yīng),選擇了高頻高壓變壓器漆包線的規(guī)格;結(jié)合高頻高壓變壓器的分布參數(shù),分析了LCC諧振軟開(kāi)關(guān)技術(shù),并確定了LCC諧振參數(shù)。對(duì)于不同的負(fù)載,以變頻控制為主,對(duì)于特定負(fù)載下的電壓波動(dòng)利用重復(fù)控制算法實(shí)現(xiàn)變占空比控制以達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的目的,從而使直流高壓電源既可以實(shí)現(xiàn)高頻軟開(kāi)關(guān)也可以實(shí)現(xiàn)較高的控制精度。在理論分析的基礎(chǔ)上,通過(guò)MATLAB中的Simulink仿真工具搭建了直流高壓電源系統(tǒng)的閉環(huán)仿真模型,仿真結(jié)果驗(yàn)證了理論分析的可行性。為實(shí)現(xiàn)智能數(shù)字控制,設(shè)計(jì)了一款基于TMS320F28069芯片的數(shù)字控制電路,對(duì)電壓電流采樣,對(duì)過(guò)壓過(guò)流判斷,對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)保護(hù)并實(shí)現(xiàn)控制算法的運(yùn)算。編寫(xiě)了控制系統(tǒng)的軟件主程序、中斷程序、控制程序,并結(jié)合設(shè)計(jì)的主電路和控制電路,制作了電源的樣機(jī)并完成了樣機(jī)實(shí)驗(yàn)調(diào)試,實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了理論和仿真的正確性。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TM46

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2697361