本文關(guān)鍵詞：望遠(yuǎn)鏡用5kW高頻開關(guān)電源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

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【摘要】：高性能、高精度的望遠(yuǎn)鏡需要不同等級電壓、不同功率輸出的軸系驅(qū)動電源。隨著新型材料、控制技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,望遠(yuǎn)鏡軸系驅(qū)動電源先后經(jīng)歷了相控電源、線性電源和開關(guān)電源的發(fā)展歷程。相比于相控電源和線性電源,開關(guān)電源在望遠(yuǎn)鏡軸系驅(qū)動控制系統(tǒng)的電源要求中表現(xiàn)出了集成度高、抗干擾能力強(qiáng)、穩(wěn)壓范圍寬、電路形式靈活多樣等特點(diǎn),逐步成為主流。并且隨著開關(guān)電源電路拓?fù)洹⒖刂评碚摰闹饾u成熟,以及望遠(yuǎn)鏡軸系驅(qū)動用電容量的不斷增大,將大功率高頻開關(guān)電源應(yīng)用于望遠(yuǎn)鏡軸系驅(qū)動用功率電源領(lǐng)域是望遠(yuǎn)鏡研制過程中十分關(guān)注的問題,具有非常重要的意義。本文是根據(jù)望遠(yuǎn)鏡主軸系驅(qū)動電源的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),設(shè)計(jì)了一款望遠(yuǎn)鏡用5kW高頻開關(guān)電源系統(tǒng),開關(guān)電源的輸出電壓為40Vdc—140Vdc連續(xù)可調(diào),輸出最大電流為60A,輸出額定功率為5kW。開關(guān)電源主電路采用全橋拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),為了滿足所設(shè)計(jì)的望遠(yuǎn)鏡用5kW高頻開關(guān)電源的高頻特性,全橋拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中的開關(guān)管采用通態(tài)阻抗小的大功率IGBT管,次級采用全波整流電路;控制電路采用單片機(jī)C8051F120作為通信監(jiān)控接口,并采用SG2525作為PWM控制電路的核心芯片;驅(qū)動電路采用2SD106AI作為核心模塊。望遠(yuǎn)鏡用5kW高頻開關(guān)電源相比于之前的高頻開關(guān)電源創(chuàng)新之處在于采用了智能接口將開關(guān)電源與上位機(jī)相連,可實(shí)時(shí)根據(jù)望遠(yuǎn)鏡驅(qū)動電源的需求通過上位機(jī)對開關(guān)電源的輸出電壓和輸出電流進(jìn)行設(shè)置,并且開關(guān)電源的輸出電壓、輸出電流、模塊溫度等參數(shù)可通過液晶顯示屏即時(shí)顯示,方便用戶實(shí)時(shí)查看電源運(yùn)作情況;并且為了保證開關(guān)電源的穩(wěn)定性和可靠性,對開關(guān)電源設(shè)計(jì)了一系列的保護(hù)措施;通過仿真軟件對所設(shè)計(jì)的望遠(yuǎn)鏡用5kW高頻開關(guān)電源進(jìn)行建模仿真來驗(yàn)證理論分析的正確性和設(shè)計(jì)方案的可行性。最后對設(shè)計(jì)的望遠(yuǎn)鏡用5kW高頻開關(guān)電源建立實(shí)驗(yàn)平臺并進(jìn)行性能測試,結(jié)果滿足設(shè)計(jì)要求。
【關(guān)鍵詞】：望遠(yuǎn)鏡 5kW 開關(guān)電源 IGBT 脈寬調(diào)制 電壓連續(xù)可調(diào)
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院研究生院(長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TH743
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第1章 緒論12-18
• 1.1 課題研究背景12-13
• 1.2 大功率高頻開關(guān)電源的發(fā)展趨勢13-15
• 1.3 國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀15
• 1.4 課題的研究意義和研究內(nèi)容15-18
• 1.4.1. 研究意義15-16
• 1.4.2. 研究內(nèi)容16
• 1.4.3. 論文結(jié)構(gòu)16-18
• 第2章 5kW高頻開關(guān)電源理論分析及研究18-30
• 2.1 引言18-19
• 2.2 開關(guān)電源主電路理論研究19-23
• 2.3 開關(guān)電源控制電路理論研究23-25
• 2.4 開關(guān)電源驅(qū)動電路理論研究25-28
• 2.5 開關(guān)電源保護(hù)電路理論研究28-29
• 2.6 本章小結(jié)29-30
• 第3章 望遠(yuǎn)鏡用 5kW高頻開關(guān)電源的設(shè)計(jì)30-56
• 3.1 引言30-31
• 3.2 開關(guān)電源的主板設(shè)計(jì)31-40
• 3.2.1 軟啟動電路的設(shè)計(jì)31-32
• 3.2.2 輸入整流濾波模塊設(shè)計(jì)32-33
• 3.2.3 功率開關(guān)器件設(shè)計(jì)33-35
• 3.2.4 隔直電容的設(shè)計(jì)35-36
• 3.2.5 變壓器電路設(shè)計(jì)36-37
• 3.2.6 輸出整流濾波模塊設(shè)計(jì)37-40
• 3.3 控制環(huán)路模塊設(shè)計(jì)40-49
• 3.3.1 電壓環(huán)路設(shè)計(jì)44-47
• 3.3.2 電流環(huán)路設(shè)計(jì)47-49
• 3.4 驅(qū)動電路設(shè)計(jì)49-50
• 3.5 保護(hù)電路設(shè)計(jì)50-51
• 3.6 監(jiān)控顯示電路設(shè)計(jì)51-54
• 3.7 本章小結(jié)54-56
• 第4章 望遠(yuǎn)鏡用 5kW高頻開關(guān)電源的建模與仿真56-64
• 4.1 引言56
• 4.2 Saber軟件介紹56-58
• 4.3 望遠(yuǎn)鏡用 5kW高頻開關(guān)電源的saber模型58-62
• 4.3.1 開關(guān)電源輸入電壓仿真分析59-60
• 4.3.2 整流后電源電壓仿真分析60
• 4.3.3 控制電路輸出波形仿真分析60-61
• 4.3.4 高頻變換器原邊電壓電流仿真分析61-62
• 4.4 本章小結(jié)62-64
• 第5章 實(shí)驗(yàn)平臺的搭建和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證64-74
• 5.1 引言64-65
• 5.2 調(diào)試結(jié)果及分析65-70
• 5.2.1 開關(guān)電源的階躍響應(yīng)66
• 5.2.2 變壓器的工作狀態(tài)66-67
• 5.2.3 輸出紋波波形67-68
• 5.2.4 液晶顯示結(jié)果68-70
• 5.3 望遠(yuǎn)鏡用 5kW高頻開關(guān)電源系統(tǒng)的實(shí)物圖70-73
• 5.4 本章小結(jié)73-74
• 第6章 結(jié)論與展望74-76
• 6.1 結(jié)論74-75
• 6.2 研究展望75-76
• 參考文獻(xiàn)76-82
• 在學(xué)期間學(xué)術(shù)成果情況82-83
• 指導(dǎo)教師及作者簡介83-84
• 致謝84-85

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本文編號：1064429