本文關(guān)鍵詞： 高頻高壓電源 數(shù)字控制 功率因數(shù)校正 移相控制 單周期控制　出處：《西安電子科技大學(xué)》2014年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：當(dāng)前高壓電源在很多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用,醫(yī)療、通信、國(guó)防等領(lǐng)域都離不開高壓電源。本文所研究的高頻高壓電源主要應(yīng)用于X射線衍射儀,為其提供10KV~60KV的工作電壓。X射線衍射儀對(duì)電源的要求很高,電源電壓的穩(wěn)定性和控制精度直接影響X射線衍射儀的成像質(zhì)量。高頻開關(guān)電源的出現(xiàn)實(shí)現(xiàn)了高壓電源的高精度、高效率,很適合用于X射線衍射儀,因此本文采用了高頻開關(guān)電源的設(shè)計(jì)方案。本文設(shè)計(jì)的基于數(shù)字控制的高頻高壓電源不僅實(shí)現(xiàn)了電源的高頻化,同時(shí)采用了基于數(shù)字的控制方案,簡(jiǎn)化了控制電路的復(fù)雜度,提高了輸出電壓的控制精度。電源采用了常用的兩級(jí)結(jié)構(gòu),前級(jí)的PFC(功率因數(shù)校正)電路和后級(jí)的串并聯(lián)諧振電路。PFC電路采用了單周期控制策略,實(shí)現(xiàn)了輸入電流與輸入電壓同相位,提高了電源的功率因數(shù)。串并聯(lián)諧振電路不僅具有串聯(lián)諧振和并聯(lián)諧振的優(yōu)點(diǎn),同時(shí)克服了這兩種電路的缺點(diǎn),并且容易實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)。由于采用了數(shù)字控制方式,控制芯片輸出控制信號(hào)不能直接驅(qū)動(dòng)MOS管,并且諧振電路的工作電壓比較高,控制電路和開關(guān)管之間也要做相應(yīng)的電氣隔離。因此專門設(shè)計(jì)了驅(qū)動(dòng)電路,實(shí)現(xiàn)對(duì)開關(guān)管的控制。此外各個(gè)控制芯片和驅(qū)動(dòng)電路需要低壓驅(qū)動(dòng),本文專門設(shè)計(jì)了輔助電源為其提供工作電壓。考慮到輔助電源需要低壓多路輸出,最終采用了單端反激式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。文中通過對(duì)各部分電路的分析,給出了電路的等效模型,推導(dǎo)出影響電路性能的關(guān)鍵元件參數(shù)選定公式。對(duì)功率因數(shù)校正電路和串并聯(lián)諧振電路進(jìn)行了建模仿真,驗(yàn)證了單周期控制原理的正確性,并根據(jù)仿真結(jié)果對(duì)電路的部分參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。本文對(duì)高壓電源各部分元件進(jìn)行了分析和計(jì)算,并根據(jù)計(jì)算結(jié)果制作出了試驗(yàn)樣機(jī)。經(jīng)過測(cè)試,各部分性能基本達(dá)到設(shè)計(jì)要求,接下來要對(duì)參數(shù)做進(jìn)一步的優(yōu)化。
[Abstract]:At present, high voltage power supply is widely used in many fields, such as medical treatment, communication, national defense and other fields can not be separated from high voltage power supply. The high frequency high voltage power supply studied in this paper is mainly used in X ray diffractometer. The working voltage of 10kV / 60KV. X ray diffractometer has a high requirement for power supply. The stability and control precision of power supply directly affect the imaging quality of X-ray diffractometer. The appearance of high frequency switching power supply realizes the high precision and high efficiency of high voltage power supply, which is very suitable for X-ray diffractometer. Therefore, the design scheme of high frequency switching power supply is adopted in this paper. The high frequency and high voltage power supply based on digital control not only realizes the high frequency of power supply, but also adopts the digital control scheme. The complexity of the control circuit is simplified and the control precision of the output voltage is improved. The former PFC (Power Factor Correction) circuit and the series and parallel resonant circuit. PFC circuit adopt a single period control strategy to realize the same phase of input current and input voltage. The series and parallel resonant circuit not only has the advantages of series resonance and parallel resonance, but also overcomes the shortcomings of these two circuits. Because of the digital control mode, the output control signal of the control chip can not drive the MOS transistor directly, and the working voltage of the resonant circuit is relatively high. Therefore, the drive circuit is specially designed to realize the control of the switch tube. In addition, each control chip and drive circuit need low-voltage drive. In this paper, the auxiliary power supply is specially designed to provide the working voltage. Considering that the auxiliary power supply needs low-voltage multi-output, the single-end flyback topology is adopted. The circuit of each part is analyzed in this paper. The equivalent model of the circuit is given, and the selection formula of the key component parameters affecting the performance of the circuit is derived. The power factor correction circuit and the series-parallel resonant circuit are modeled and simulated. The correctness of the single-cycle control principle is verified, and some parameters of the circuit are optimized according to the simulation results. In this paper, the components of the high-voltage power supply are analyzed and calculated. According to the calculation results, the experimental prototype is made. After testing, the performance of each part basically meets the design requirements, and then the parameters should be further optimized.
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TN86

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