本文關(guān)鍵詞：用于電流變體驅(qū)動(dòng)的高壓電源設(shè)計(jì)與研究

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【摘要】：電流變體具有良好的力電特性,且控制方式簡(jiǎn)單,只需改變施加在電流變體上的電壓的值,便可實(shí)現(xiàn)對(duì)電流變效應(yīng)的控制,在許多領(lǐng)域具有潛在廣泛的應(yīng)用前景。隨著研究的進(jìn)步,電流變技術(shù)引起了越來(lái)越多的關(guān)注,目前出現(xiàn)了性能較好的電流變體,如巨電流變體,電流變彈性體等。巨電流變體的屈服強(qiáng)度達(dá)到了200KPa,且剪切強(qiáng)度與控制電場(chǎng)在某種條件下成線(xiàn)性關(guān)系,使其在實(shí)際應(yīng)用上成為了可能。在電流變體的實(shí)驗(yàn)、應(yīng)用,以及與其它智能元件相配合所形成的智能控制方面,需要一個(gè)具有寬范圍精確可調(diào)的高壓電源,以及能夠根據(jù)外部的感應(yīng)信號(hào)輸出對(duì)應(yīng)的電壓,因此研究可靠穩(wěn)定的高壓電源成為急需解決的問(wèn)題。本文首先回顧了電流變高壓電源領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀,通過(guò)分析電流變體的等效電路模型和負(fù)載特性,總結(jié)了應(yīng)用于電流變技術(shù)的高壓電源所具備的特點(diǎn)。根據(jù)實(shí)際情況,選擇了數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)作為微控制器,實(shí)現(xiàn)高壓電源小型化、數(shù)字化和智能化,然后分析了應(yīng)用在電流變體驅(qū)動(dòng)的高壓電源中的關(guān)鍵技術(shù),提出了一種適合于較大負(fù)載條件下的電流變用高壓電源的設(shè)計(jì)方案,并對(duì)軟硬件進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì)。其中硬件電路主要包括了整流濾波、直流斬波、半橋逆變升壓整流、高頻高壓變壓器以及檢測(cè)和保護(hù)電路等,設(shè)計(jì)了一款用于半橋逆變電路的高頻高壓變壓器；軟件設(shè)計(jì)主要功能是根據(jù)輸出電壓的大小實(shí)時(shí)改變脈沖寬度調(diào)制(PWM)波的占空比,從而實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓的作用。包括了采樣、增量式PID控制、PWM波的輸出,以及中斷等。為了減少損耗和減少電源的體積,設(shè)計(jì)中采用了開(kāi)關(guān)控制技術(shù)和軟開(kāi)關(guān)技術(shù),并選擇了一種較為成熟和可靠性較高的半橋串并聯(lián)諧振倍壓變換作為軟開(kāi)關(guān),在對(duì)其工作原理進(jìn)行詳細(xì)分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行了具體參數(shù)設(shè)計(jì),并利用Matlab軟件進(jìn)行了仿真,仿真結(jié)果表明,在諧振的作用下,開(kāi)關(guān)管在開(kāi)通時(shí)的電壓為0,實(shí)現(xiàn)了零電壓開(kāi)通。利用Prote199se生成了電路板,對(duì)帶強(qiáng)電和數(shù)電的電路板的布線(xiàn)和抗干擾措施進(jìn)行了介紹。利用Matlab/Simulink電力電子仿真模塊對(duì)主電路進(jìn)行了閉環(huán)仿真,驗(yàn)證了參數(shù)設(shè)計(jì)的合理性,并對(duì)串并聯(lián)諧振和整流的參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化,通過(guò)閉環(huán)反饋,電源系統(tǒng)得到了更快的響應(yīng)。然后參考計(jì)算值和仿真結(jié)果,搭建了硬件電路,并對(duì)其進(jìn)行了軟硬件的調(diào)試。在調(diào)試的過(guò)程中,通過(guò)模塊化測(cè)試,最后再整體進(jìn)行調(diào)試。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,仿真、實(shí)驗(yàn)和計(jì)算結(jié)果基本一致,參數(shù)設(shè)計(jì)基本合理。通過(guò)改變軟件編程中電壓的設(shè)定值,輸出電壓具有較好的可控性,實(shí)現(xiàn)了1-10KV的輸出。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn),該電路具有良好的過(guò)流保護(hù)性能。
【關(guān)鍵詞】：電流變體 高壓電源 DSP 仿真和調(diào)試
【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】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TN86
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-18
• 1.1 課題的研究背景及意義9-11
• 1.2 用于電流變技術(shù)的高壓電源國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-13
• 1.3 高壓直流電源發(fā)展中的關(guān)鍵技術(shù)13-16
• 1.4 論文的主要內(nèi)容16-18
• 2 智能組合柔性壁面表層的設(shè)計(jì)18-23
• 2.1 PVDF壓電薄膜傳感器陣列的制作18-19
• 2.2 PVDF壓電薄膜傳感器陣列的前期測(cè)試19-22
• 2.3 本章小結(jié)22-23
• 3 電源總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及工作原理分析23-33
• 3.1 電源的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)23-25
• 3.2 Buck電路的工作原理25-27
• 3.3 半橋逆變電路的工作原理27-28
• 3.4 半橋串并聯(lián)諧振倍壓變換器28-32
• 3.4.1 串并聯(lián)諧振倍壓變換原理28-29
• 3.4.2 變換器的工作狀態(tài)分析29-32
• 3.5 本章小結(jié)32-33
• 4 高壓直流電源硬件電路設(shè)計(jì)33-51
• 4.1 輸入濾波整流電路設(shè)計(jì)33-36
• 4.1.1 EMI濾波電路33-34
• 4.1.2 單相整流濾波電路設(shè)計(jì)34-36
• 4.3 半橋逆變電路的元件選擇36-37
• 4.4 串并聯(lián)諧振參數(shù)設(shè)計(jì)37-40
• 4.5 高頻變壓器設(shè)計(jì)40-44
• 4.5.1 磁芯的選擇和計(jì)算42-43
• 4.5.2 初次級(jí)匝數(shù)和線(xiàn)徑的計(jì)算43-44
• 4.6 倍壓整流電路設(shè)計(jì)44-45
• 4.7 開(kāi)關(guān)管驅(qū)動(dòng)電路45-46
• 4.8 電壓采樣電路46-47
• 4.9 過(guò)流保護(hù)電路47-48
• 4.10 輔助電壓電源設(shè)計(jì)48-49
• 4.11 PCB布線(xiàn)的要求49
• 4.12 本章小結(jié)49-51
• 5 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)51-56
• 5.1 增量式PID控制算法的應(yīng)用51-52
• 5.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)52-55
• 5.3 本章小結(jié)55-56
• 6 系統(tǒng)仿真與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證56-65
• 6.1 主電路閉環(huán)仿真分析56-61
• 6.2 電路實(shí)驗(yàn)結(jié)果61-64
• 6.3 本章小結(jié)64-65
• 結(jié)論65-67
• 參考文獻(xiàn)67-70
• 附錄A 電源系統(tǒng)原理圖70-71
• 附錄B Matlab仿真電路圖71-72
• 附錄C 部分源程序72-77
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況77-78
• 致謝78-30

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