數(shù)字化高壓直流電源的研究
發(fā)布時(shí)間:2022-07-10 13:58
隨著數(shù)字化科技的迅猛發(fā)展,在國(guó)防軍備、航空航天、科學(xué)研究、國(guó)民醫(yī)療、工業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域?qū)Ω邏弘娫串a(chǎn)品提出了更高的要求,具備全數(shù)字化控制、故障智能診斷、輸出電壓實(shí)時(shí)監(jiān)控以及電源拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)更為可靠成為未來(lái)高壓電源發(fā)展的必然趨勢(shì)。同時(shí),新理論與新型電力電子器件的應(yīng)用,不斷促使著電源朝著智能化方向發(fā)展。在此背景下,本課題研究與開(kāi)發(fā)一種新型主拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的數(shù)字化高壓直流電源。目前國(guó)內(nèi)常見(jiàn)的高壓直流電源主拓?fù)錇檎鳛V波、高頻逆變、高頻升壓以及高壓整流四個(gè)部分,此結(jié)構(gòu)雖簡(jiǎn)單且較為成熟,但整流濾波與高頻逆變之間缺少穩(wěn)壓環(huán)節(jié),因而電源輸出電壓受輸入電壓影響大,同時(shí),高壓的產(chǎn)生僅憑高頻變壓器提升,故電源輸出紋波系數(shù)大。為此,課題提出一種新型主拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),即在原有主拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上增加新型直流斬波環(huán)節(jié),用以穩(wěn)定與調(diào)節(jié)輸入逆變器的直流電壓,從而提高電源輸出電壓的精度與拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的可靠性。本文首先介紹了課題研究的背景、意義以及發(fā)展趨勢(shì),并給出了課題的研究的難點(diǎn)。其次,分析了電路主拓?fù)涞墓ぷ髟?重點(diǎn)對(duì)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中雙輸入Sepic直流變換器(簡(jiǎn)稱(chēng)ISOS-Sepic直流變換器)的工作原理及其性能特點(diǎn)詳細(xì)分析,之后對(duì)主拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)高壓...
【文章頁(yè)數(shù)】:74 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【文章目錄】:
摘要
Abstract
第一章 緒論
1.1 課題背景
1.2 研究現(xiàn)狀與趨勢(shì)
1.3 技術(shù)難點(diǎn)
1.4 課題的主要內(nèi)容
第二章 高壓電源拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分析
2.1 ISOS-Sepic直流變換器
2.1.1 新型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
2.1.2 工作模態(tài)分析
2.1.3 性能特點(diǎn)
2.2 全橋逆變電路
2.3 升壓電路
2.3.1 高頻變壓器
2.3.2 四倍壓電路
2.4 本章小結(jié)
第三章 電源控制策略的研究
3.1 ISOS-Sepic變換器控制策略
3.1.1 串聯(lián)交錯(cuò)控制方法
3.1.2 交錯(cuò)控制時(shí)變換器工作狀態(tài)
3.1.3 輸出均壓控制策略
3.1.4 電路參數(shù)對(duì)變換器輸出均壓的影響
3.2 數(shù)字PID閉環(huán)控制
3.3 本章小結(jié)
第四章 主電路設(shè)計(jì)與仿真分析
4.1 電源主電路設(shè)計(jì)
4.1.1 整流濾波電路設(shè)計(jì)
4.1.2 ISOS-Sepic電路設(shè)計(jì)
4.1.3 全橋功率管的選型
4.1.4 高頻變壓器的設(shè)計(jì)
4.1.5 倍壓電路的設(shè)計(jì)
4.2 主電路仿真分析
4.2.1 ISOS-Sepic變換器交錯(cuò)仿真
4.2.2 全橋逆變仿真
4.2.3 升壓整流電路的仿真
4.3 本章小結(jié)
第五章 電源整機(jī)測(cè)試
5.1 控制電路的設(shè)計(jì)
5.1.1 控制電路的總體設(shè)計(jì)方案
5.1.2 數(shù)字控制核心最小系統(tǒng)
5.1.3 交錯(cuò)控制電路設(shè)計(jì)
5.1.4 隔離驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)
5.1.5 電壓反饋電路設(shè)計(jì)
5.1.6 通信電路模塊設(shè)計(jì)
5.1.7 故障保護(hù)電路
5.1.8 輔助電源的設(shè)計(jì)
5.1.9 硬件電路抗干擾措施
5.2 主電路PCB制作
5.3 實(shí)驗(yàn)波形測(cè)試分析
5.3.1 PWM驅(qū)動(dòng)與交錯(cuò)驅(qū)動(dòng)信號(hào)測(cè)試
5.3.2 ISOS-Sepic變換器輸出電壓波形
5.3.3 全橋逆變與高頻變壓器輸出波形
5.3.4 電源電壓輸出波形
5.4 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
參考文獻(xiàn)
致謝
個(gè)人簡(jiǎn)歷、在校期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文及研究成果
一、個(gè)人簡(jiǎn)歷
二、攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
三、攻讀碩士學(xué)位期間參與的科研項(xiàng)目
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]一種SEPIC饋電升降壓變換器[J]. 張彥,李麗娟,高華,王紀(jì)勇. 電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化學(xué)報(bào). 2016(04)
[2]200kV低紋波高穩(wěn)定度直流高壓電源[J]. 李亞維,謝敏,藍(lán)欣,劉云濤,馬成剛,吳烈. 強(qiáng)激光與粒子束. 2016(01)
[3]模塊化輸入串聯(lián)輸出串聯(lián)逆變器系統(tǒng)的控制策略[J]. 方天治,朱恒偉,阮新波. 電工技術(shù)學(xué)報(bào). 2015(20)
[4]模塊化輸入串聯(lián)輸出串聯(lián)高壓直流組合系統(tǒng)分布式均壓控制策略[J]. 陳武,曹遠(yuǎn)志,崔紅芬,王廣江,何曉坤. 電工技術(shù)學(xué)報(bào). 2015(03)
[5]并串聯(lián)交錯(cuò)式三端口半橋變換器[J]. 吳紅飛,胡文斐,邢巖. 中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào). 2014(12)
[6]50kV全數(shù)字化電子槍高壓電源設(shè)計(jì)[J]. 葛磊,尚雷. 原子能科學(xué)技術(shù). 2014(01)
[7]基于DSP的高壓電源設(shè)計(jì)[J]. 侯慶蛟,馮德仁,李丹,牛孝如. 電力電子技術(shù). 2012(06)
[8]新型輸入并聯(lián)輸出串聯(lián)直流變換器研究[J]. 王瑾,陳曦,肖嵐. 南京師范大學(xué)學(xué)報(bào)(工程技術(shù)版). 2012(01)
[9]基本非隔離輸入串聯(lián)輸出串聯(lián)組合直流變換器的控制策略[J]. 陸治國(guó),劉捷豐. 低壓電器. 2011(07)
[10]新型雙輸入Boost變換器[J]. 陸治國(guó),劉捷豐,鄭路遙,秦煜森. 電力自動(dòng)化設(shè)備. 2010(09)
碩士論文
[1]電除塵用300W可調(diào)直流高壓電源設(shè)計(jì)[D]. 顏林龍.杭州電子科技大學(xué) 2017
[2]TOF-SIMS 5kV直流高壓電源設(shè)計(jì)[D]. 王婭男.吉林大學(xué) 2016
[3]輸入串聯(lián)輸出獨(dú)立的組合直流變換器均壓控制策略研究[D]. 趙明華.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2016
[4]數(shù)字高壓直流電源控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D]. 汪杰.西南交通大學(xué) 2016
[5]電流變體實(shí)驗(yàn)用高壓直流電源的設(shè)計(jì)[D]. 王明.大連理工大學(xué) 2016
[6]基于DSP的高壓直流電源研究[D]. 陳夏琨.中國(guó)計(jì)量大學(xué) 2016
[7]智能高頻電源控制系統(tǒng)研究[D]. 余濤.華中科技大學(xué) 2016
[8]基于三電平變換器的高壓直流電源研究[D]. 張海松.燕山大學(xué) 2016
[9]輸入串聯(lián)輸出串聯(lián)直流變換器控制策略研究[D]. 謝吉.湖南大學(xué) 2016
[10]濕式電除塵高頻電源控制系統(tǒng)的研究[D]. 郭曼利.華北電力大學(xué) 2016
本文編號(hào):3657808
【文章頁(yè)數(shù)】:74 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【文章目錄】:
摘要
Abstract
第一章 緒論
1.1 課題背景
1.2 研究現(xiàn)狀與趨勢(shì)
1.3 技術(shù)難點(diǎn)
1.4 課題的主要內(nèi)容
第二章 高壓電源拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分析
2.1 ISOS-Sepic直流變換器
2.1.1 新型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
2.1.2 工作模態(tài)分析
2.1.3 性能特點(diǎn)
2.2 全橋逆變電路
2.3 升壓電路
2.3.1 高頻變壓器
2.3.2 四倍壓電路
2.4 本章小結(jié)
第三章 電源控制策略的研究
3.1 ISOS-Sepic變換器控制策略
3.1.1 串聯(lián)交錯(cuò)控制方法
3.1.2 交錯(cuò)控制時(shí)變換器工作狀態(tài)
3.1.3 輸出均壓控制策略
3.1.4 電路參數(shù)對(duì)變換器輸出均壓的影響
3.2 數(shù)字PID閉環(huán)控制
3.3 本章小結(jié)
第四章 主電路設(shè)計(jì)與仿真分析
4.1 電源主電路設(shè)計(jì)
4.1.1 整流濾波電路設(shè)計(jì)
4.1.2 ISOS-Sepic電路設(shè)計(jì)
4.1.3 全橋功率管的選型
4.1.4 高頻變壓器的設(shè)計(jì)
4.1.5 倍壓電路的設(shè)計(jì)
4.2 主電路仿真分析
4.2.1 ISOS-Sepic變換器交錯(cuò)仿真
4.2.2 全橋逆變仿真
4.2.3 升壓整流電路的仿真
4.3 本章小結(jié)
第五章 電源整機(jī)測(cè)試
5.1 控制電路的設(shè)計(jì)
5.1.1 控制電路的總體設(shè)計(jì)方案
5.1.2 數(shù)字控制核心最小系統(tǒng)
5.1.3 交錯(cuò)控制電路設(shè)計(jì)
5.1.4 隔離驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)
5.1.5 電壓反饋電路設(shè)計(jì)
5.1.6 通信電路模塊設(shè)計(jì)
5.1.7 故障保護(hù)電路
5.1.8 輔助電源的設(shè)計(jì)
5.1.9 硬件電路抗干擾措施
5.2 主電路PCB制作
5.3 實(shí)驗(yàn)波形測(cè)試分析
5.3.1 PWM驅(qū)動(dòng)與交錯(cuò)驅(qū)動(dòng)信號(hào)測(cè)試
5.3.2 ISOS-Sepic變換器輸出電壓波形
5.3.3 全橋逆變與高頻變壓器輸出波形
5.3.4 電源電壓輸出波形
5.4 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
參考文獻(xiàn)
致謝
個(gè)人簡(jiǎn)歷、在校期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文及研究成果
一、個(gè)人簡(jiǎn)歷
二、攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
三、攻讀碩士學(xué)位期間參與的科研項(xiàng)目
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]一種SEPIC饋電升降壓變換器[J]. 張彥,李麗娟,高華,王紀(jì)勇. 電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化學(xué)報(bào). 2016(04)
[2]200kV低紋波高穩(wěn)定度直流高壓電源[J]. 李亞維,謝敏,藍(lán)欣,劉云濤,馬成剛,吳烈. 強(qiáng)激光與粒子束. 2016(01)
[3]模塊化輸入串聯(lián)輸出串聯(lián)逆變器系統(tǒng)的控制策略[J]. 方天治,朱恒偉,阮新波. 電工技術(shù)學(xué)報(bào). 2015(20)
[4]模塊化輸入串聯(lián)輸出串聯(lián)高壓直流組合系統(tǒng)分布式均壓控制策略[J]. 陳武,曹遠(yuǎn)志,崔紅芬,王廣江,何曉坤. 電工技術(shù)學(xué)報(bào). 2015(03)
[5]并串聯(lián)交錯(cuò)式三端口半橋變換器[J]. 吳紅飛,胡文斐,邢巖. 中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào). 2014(12)
[6]50kV全數(shù)字化電子槍高壓電源設(shè)計(jì)[J]. 葛磊,尚雷. 原子能科學(xué)技術(shù). 2014(01)
[7]基于DSP的高壓電源設(shè)計(jì)[J]. 侯慶蛟,馮德仁,李丹,牛孝如. 電力電子技術(shù). 2012(06)
[8]新型輸入并聯(lián)輸出串聯(lián)直流變換器研究[J]. 王瑾,陳曦,肖嵐. 南京師范大學(xué)學(xué)報(bào)(工程技術(shù)版). 2012(01)
[9]基本非隔離輸入串聯(lián)輸出串聯(lián)組合直流變換器的控制策略[J]. 陸治國(guó),劉捷豐. 低壓電器. 2011(07)
[10]新型雙輸入Boost變換器[J]. 陸治國(guó),劉捷豐,鄭路遙,秦煜森. 電力自動(dòng)化設(shè)備. 2010(09)
碩士論文
[1]電除塵用300W可調(diào)直流高壓電源設(shè)計(jì)[D]. 顏林龍.杭州電子科技大學(xué) 2017
[2]TOF-SIMS 5kV直流高壓電源設(shè)計(jì)[D]. 王婭男.吉林大學(xué) 2016
[3]輸入串聯(lián)輸出獨(dú)立的組合直流變換器均壓控制策略研究[D]. 趙明華.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2016
[4]數(shù)字高壓直流電源控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D]. 汪杰.西南交通大學(xué) 2016
[5]電流變體實(shí)驗(yàn)用高壓直流電源的設(shè)計(jì)[D]. 王明.大連理工大學(xué) 2016
[6]基于DSP的高壓直流電源研究[D]. 陳夏琨.中國(guó)計(jì)量大學(xué) 2016
[7]智能高頻電源控制系統(tǒng)研究[D]. 余濤.華中科技大學(xué) 2016
[8]基于三電平變換器的高壓直流電源研究[D]. 張海松.燕山大學(xué) 2016
[9]輸入串聯(lián)輸出串聯(lián)直流變換器控制策略研究[D]. 謝吉.湖南大學(xué) 2016
[10]濕式電除塵高頻電源控制系統(tǒng)的研究[D]. 郭曼利.華北電力大學(xué) 2016
本文編號(hào):3657808
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