【摘要】：行波管主要用于雷達(dá)、電子對(duì)抗設(shè)備、衛(wèi)星通信等領(lǐng)域,是高科技武器研制的重要組成元件,而行波管工作時(shí)需要一套比較復(fù)雜的供電電源。供電電源的性能參數(shù)直接影響行波管的使用狀態(tài),而且不同型號(hào)行波管對(duì)供電模塊的要求也不一樣,使得行波管高壓電源的開發(fā)成為一種定制電源,還未被商品化。目前行波管高壓電源模塊主要依賴進(jìn)口,對(duì)于研制出電壓可調(diào)的行波管高壓電源非常具有研究意義,本課題來源于與國內(nèi)某電源公司合作開發(fā)項(xiàng)目。本文的高壓電源系統(tǒng)由四路相互獨(dú)立的高壓模塊組成,降低了行波管各個(gè)供電模塊之間的耦合性,不用根據(jù)行波管的供電模式來設(shè)計(jì)供電系統(tǒng)。本文以高頻開關(guān)電源技術(shù)作為理論基礎(chǔ),以技術(shù)指標(biāo)為切入點(diǎn),確定了高壓電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案,并詳細(xì)地闡述了設(shè)計(jì)過程,最后給出的測試結(jié)果均達(dá)到預(yù)期指標(biāo)。主功率變換部分主要介紹了變壓器磁芯結(jié)構(gòu)選型和參數(shù)設(shè)計(jì)的詳細(xì)計(jì)算過程,以及結(jié)合工程實(shí)際給出的實(shí)際設(shè)計(jì)參數(shù),并給出相應(yīng)的絕緣處理措施;高壓電源模塊的主變換器采用全橋軟開關(guān)變換器,利用電路中的電容電感構(gòu)成諧振,實(shí)現(xiàn)IGBT的零電壓導(dǎo)通,主變換驅(qū)動(dòng)模塊提供了過流短路保護(hù)。輔助控制部分主要采用STM32和傳統(tǒng)PWM芯片UCC3895結(jié)合的方式共同實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制移相調(diào)壓的目的�？赏ㄟ^LCD觸摸屏進(jìn)行輸出電壓設(shè)置,STM32讀取相應(yīng)數(shù)字控制量并發(fā)送至PWM芯片,使輸出PWM信號(hào)并產(chǎn)生高壓。將STM32輸出的數(shù)字控制量作為基準(zhǔn)信號(hào)與電壓采樣反饋信號(hào)相比較,通過UCC3895內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)移相角大小,從而控制輸出PWM占空比,實(shí)現(xiàn)數(shù)字調(diào)壓穩(wěn)壓。另外STM32設(shè)計(jì)了信號(hào)檢測電路用于STM32對(duì)整個(gè)電源的工作狀態(tài)的監(jiān)控,并設(shè)計(jì)了相關(guān)軟件程序,當(dāng)檢測到輸出過流、過欠壓時(shí),立即啟動(dòng)保護(hù)措施,斷開PWM輸出。在調(diào)試過程中通過反復(fù)的實(shí)驗(yàn),對(duì)電路中部分參數(shù)進(jìn)行調(diào)整,最終使得測試結(jié)果均達(dá)到預(yù)期指標(biāo),本文設(shè)計(jì)的行波管高壓電源具有輸出電壓可調(diào)范圍寬、穩(wěn)壓精度高、紋波小等特點(diǎn)。
【學(xué)位授予單位】：成都理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TJ03
【圖文】：

第 2 章 開關(guān)電源技術(shù)基礎(chǔ)理論2.1 概述開關(guān)電源通常指大功率半導(dǎo)體器件以 DC/DC 或 AC/DC 的開關(guān)方式，DC/DC 核心變換器，并且?guī)в胸?fù)反饋閉環(huán)控制和保護(hù)電路的電源系統(tǒng)�；娟P(guān)電源其結(jié)構(gòu)框圖如圖 2-1 所示，主要由 5 大部分構(gòu)成：功率開關(guān)管和變壓器PWM 控制電路，輸出濾波整流電路，電壓采樣反饋電路（沙占友等，2013）1其中 PWM 發(fā)生控制電路、功率變換電路和變壓器設(shè)計(jì)是開關(guān)電源的核心部分

.2 開關(guān)電源技術(shù)基礎(chǔ).2.1 開關(guān)電源的工作方式開關(guān)電源的控制原理主要有：脈沖寬度調(diào)制（簡稱 PWM）、脈沖頻率調(diào)簡稱 PFM）、混合調(diào)制（PWM-PFM，是脈寬調(diào)制和脈頻調(diào)制的結(jié)合）。（1）脈沖寬度調(diào)制式：功率管工作時(shí)具有恒定的開關(guān)周期，是靠調(diào)整脈度進(jìn)而改變開關(guān)導(dǎo)通時(shí)間的方式，達(dá)到調(diào)節(jié)輸出電壓的目的。PWM 調(diào)制的框圖如圖 2-2 所示。

其電路結(jié)構(gòu)圖如圖2-3 所示。元器件數(shù)量很少，使用功率管作為開關(guān)，輸出濾波部分僅用一個(gè)大電容，不需要電感元件。圖 2-3 反激式電路的基本結(jié)構(gòu)反激變換器的基本原理：當(dāng)功率管導(dǎo)通時(shí)，變壓器的同名端產(chǎn)生正向的電壓Ui，變壓器次級(jí)的非同名端為負(fù)，次級(jí)二極管 D 反偏截止，此時(shí)變壓器作為電感儲(chǔ)能，準(zhǔn)備為下一階段向次級(jí)繞組轉(zhuǎn)移能量。當(dāng)功率管截止，初級(jí)電流通過初級(jí)電感續(xù)流，變壓器的同名端感應(yīng)電壓為負(fù)，次級(jí)二極管 D 正向?qū)�，此時(shí) T1 作為變壓器運(yùn)行（周志敏，2008）10。反激變換器的非連續(xù)導(dǎo)通模式，當(dāng)初級(jí)電感電流下降至零，二次側(cè)二極管關(guān)斷，此時(shí)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中的初級(jí)和次級(jí)都不導(dǎo)通電流，直到下一周期到來。反激變換器工作在連續(xù)模式時(shí)，直流分量較大，容易造成磁芯飽和，利用率降低，燒毀功率管。反激變換器通常工作在斷續(xù)模式，輸出電流變化范圍很寬，可不需要假負(fù)載。本設(shè)計(jì)中的輔助電源模塊就是采用的反激式變換原理，非連續(xù)導(dǎo)通模式。（2）正激變換器正激變換則是開關(guān)工作在導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)

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本文編號(hào)：2807606