發(fā)布時間：2020-11-20 18:43

　　 隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展和新技術(shù)的廣泛應(yīng)用,電磁輻射環(huán)境對電子系統(tǒng)的影響日趨嚴(yán)重,電磁脈沖(Electromagnetic pulse,簡稱EMP)模擬器是一種可以模擬和分析這種電磁環(huán)境的裝置。該裝置獲得脈沖源的主要方式是依靠脈沖電容器的快速充放電,而電容器的充電電源是電容器快速充電的關(guān)鍵,直接決定了輸出電磁脈沖串的重復(fù)頻率和穩(wěn)定度。因此,研制出穩(wěn)定可靠的高壓直流充電電源對脈沖功率領(lǐng)域的應(yīng)用和推廣具有重大的意義。本文設(shè)計了一款應(yīng)用于EMP模擬器的高壓直流電源,該電源擁有恒流源的特點且具備損耗小、抗短路能力強等優(yōu)點,特別適合給高壓脈沖電容器充電。首先采用全橋串聯(lián)諧振變換器為主電路拓撲,通過對其穩(wěn)態(tài)分析得出DCM模式下諧振電流、諧振電壓等參數(shù)的變化規(guī)律,為了驗證理論分析的準(zhǔn)確性,利用Psim軟件進行了仿真并得出其電路的動態(tài)運行狀態(tài)。同時還給出了電源的主電路和控制電路的詳細設(shè)計過程,控制部分采用MC9S12XS128單片機為主控芯片,設(shè)計時將調(diào)壓和調(diào)頻分開,提高了電路的穩(wěn)定性和可操作性。其次,模擬器產(chǎn)生的高重頻EMP會對自身電源的控制系統(tǒng)形成電磁干擾,電源設(shè)計時應(yīng)充分考慮其抗干擾能力,做好相應(yīng)的電磁防護工作。論文從電磁脈沖干擾的耦合方式入手,探究EMP與本電源控制系統(tǒng)的交互作用,針對干擾耦合途徑進行了相應(yīng)的防護設(shè)計。最后,研制了一臺40kV高壓直流充電電源。測試結(jié)果分析表明該電源滿足軟開關(guān)和恒流源要求,電源電壓在0~40kV之內(nèi)可調(diào)。通過電磁環(huán)境的頻譜分布比較和加入脈沖干擾對比實驗,驗證了防護措施的有效性。
【學(xué)位單位】：安徽工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TN86
【部分圖文】：

第二章 串聯(lián)諧振拓撲分析峰值減小，這樣峰值電流表現(xiàn)出的一增一減的效果可以等效為平均電流保持不變，故可分析出串聯(lián)諧振電路在 DCM 模式下理解為“恒流源”充電，使得高壓脈沖電容的充電電壓呈現(xiàn)“臺階式”上升。2.5 仿真分析針對 2.3 節(jié)理論分析，本節(jié)將利用 Psim 軟件進行仿真，仿真電路如圖 2.12所示。由于本小節(jié)只對串聯(lián)諧振式電源做一般特性分析，不涉及具體參數(shù)的計算。電源仿真電路中省略了前級相控整流和濾波部分，直接用直流電源代替，TLP 250驅(qū)動電路用四個脈沖源代替。省略了高頻變壓器，輸出整流和充電電容折算到變壓器原邊，整個電路采用恒頻恒脈寬的形式進行開環(huán)控制。

應(yīng)用于 EMP 模擬器的直流電源的研制和電磁干擾的研究故變壓器副邊繞組的匝數(shù)為：2 1N nN 40 27 1080(匝）(3-10在變壓器的設(shè)計過程中，可正好可利用漏感作為諧振電感的一部分，參與諧振變換的過程。在電源的實際電路中，由于變壓器工作電壓高達幾十千伏，因此需要考慮變壓器的絕緣和散熱問題。將變壓器和整流硅堆等高壓器件浸在裝滿變壓器油的油箱中，浸油后的油箱實物如圖 3.7 所示。

（a） (b)圖 3. 8 MC9S12XS128 單片機（a）最小系統(tǒng)功能引腳；(b)最小系統(tǒng)核心板基于 MC9S12XS128 單片機為核心的電源控制系統(tǒng)具有控制精度高、強、靈活性大、多功能等特點，使得整個裝置調(diào)試起來更加便捷，單擬器電源控制系統(tǒng)中要實現(xiàn)的功能主要包括：(1) 通過單片機產(chǎn)生的 PWM 來實現(xiàn)對全橋逆變的各個開關(guān)管的時序(2) 設(shè)置液晶顯示屏（LCD）來實現(xiàn)對電源輸出電壓以及 PWM 的占空等參數(shù)的監(jiān)測；(3) 可以通過鍵盤調(diào)節(jié)輸出全橋 PWM 的占空比和頻率和設(shè)置電源所壓的大小，以及保證電源正常工作的其他調(diào)控等。.2 全橋驅(qū)動電路設(shè)計
【參考文獻】

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本文編號：2891827