為滿足強(qiáng)流重離子加速器（HIAF）高頻率束流的注入引出需求,本文提出設(shè)計(jì)一臺(tái)大功率Kicker高壓充電電源。本文針對(duì)高壓充電電源的設(shè)計(jì)進(jìn)行調(diào)研,對(duì)比了不同的高壓充電方法,選擇LC串聯(lián)諧振恒流充電方案。根據(jù)開關(guān)頻率和諧振頻率之間的關(guān)系,LC串聯(lián)諧振有3種不同的工作方式。經(jīng)過分析比較,選擇電流斷續(xù)工作模式,在此工作模式下充電電源可以實(shí)現(xiàn)工作在軟開關(guān)狀態(tài)。本文通過對(duì)斷續(xù)模式下工作原理進(jìn)行數(shù)學(xué)理論分析,推導(dǎo)出諧振電流、諧振電壓、平均充電電流、負(fù)載電壓的計(jì)算公式,闡述其數(shù)值的變化規(guī)律和影響參數(shù)。根據(jù)HIAF項(xiàng)目實(shí)際運(yùn)行需求,對(duì)充電電源提出樣機(jī)設(shè)計(jì)指標(biāo)。根據(jù)設(shè)計(jì)指標(biāo),對(duì)樣機(jī)進(jìn)行主回路部分和控制保護(hù)部分設(shè)計(jì)。詳細(xì)介紹三相整流濾波、諧振逆變、高頻升壓、高壓整流中各元器件的設(shè)計(jì)與選取過程。此外還介紹了電源的軟啟動(dòng)功能實(shí)現(xiàn),電源的散熱設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在充電電源樣機(jī)中,最關(guān)鍵的是高頻變壓器的設(shè)計(jì)。通過對(duì)比不同磁芯材料和磁芯結(jié)構(gòu),選擇了以CC型結(jié)構(gòu)的鐵氧體材料作為變壓器的磁芯。用窗口面積法,計(jì)算出變壓器原副邊的匝數(shù)。結(jié)合變壓器的絕緣設(shè)計(jì)以及分布參數(shù)控制,委托變壓器廠家訂制出一臺(tái)滿足設(shè)計(jì)要求的高頻變壓器�？刂撇�... 

【文章來源】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院近代物理研究所)甘肅省

【文章頁數(shù)】：77 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

儲(chǔ)能單元電壓波形

直接影響束流注入引出的頻率。本課題研制的大功率工程高頻率束流的物理要求。圖1.2 Kicker系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖1.2Architecture block diagram of Kicker system高穩(wěn)定度的高壓充電電源可以推動(dòng)國內(nèi)高功率脈沖技術(shù)電源的依賴性。其研究成果可用于雷達(dá)、工業(yè)、醫(yī)療等領(lǐng)域防技術(shù)和國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對(duì)我國國家綜合實(shí)力的提高有著重要意義電容器儲(chǔ)能、電感儲(chǔ)能、機(jī)械儲(chǔ)能、化學(xué)儲(chǔ)能等PFN-Marx 結(jié)構(gòu)，儲(chǔ)能單元屬于電容器儲(chǔ)能較高，同時(shí)對(duì)充電精度也有一定的要求。對(duì)于電容器高壓直流充電、高壓脈沖充電、工頻諧振充電、高壓直流充電為恒壓式充電，是最傳統(tǒng)的高壓充電方式之一，工作原理簡(jiǎn)單，成本低，充電方式可靠。但由于負(fù)載電容在狀態(tài)，初期電流太大，需要加限流電阻進(jìn)行限制回路中電流越來越小，充電速度逐漸變慢。高壓直流充電的平均充電速度慢。大功率 Kicker 高高功率脈沖技術(shù)的發(fā)展

圖1.3高壓直流充電原理圖Figure 1.3 Schematic diagram of High-voltage DC charging脈沖充電沖充電的工作原理如圖 1.4 所示，其采用工頻交流輸入 U對(duì)儲(chǔ)能電容 C2充電，通過控制晶閘管開關(guān) S2 的開通讓儲(chǔ)電，在變壓器的副邊側(cè)整流后對(duì)負(fù)載充電。這種充電方式電電壓可以設(shè)計(jì)得很高。由于儲(chǔ)能電容 C2充電的時(shí)間較充放電頻率較低，此外充電回路電壓輸出未做閉環(huán)，充電較差，充電精度不高。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于可控LC串聯(lián)諧振的高重頻高精度脈沖充電電源[J]. 梁勖,趙讀亮,林穎,方曉東.  高電壓技術(shù). 2018(09)
[2]大功率變流裝置IGBT模塊冷卻性能分析研究[J]. 王雷,楊璐,李守蓉.  電力電子技術(shù). 2018(08)
[3]一種實(shí)用型高壓脈沖重頻破碎裝置[J]. 劉俊,彭朝釗,何孟兵.  中國科技信息. 2016(22)
[4]36kV/10kW CO2激光器充電電源的研制[J]. 張興亮,石寶松.  激光技術(shù). 2016(04)
[5]大容量高頻變壓器磁芯損耗特性分析及結(jié)構(gòu)選擇[J]. 趙波,張寧,李琳,劉海軍.  磁性材料及器件. 2016(01)
[6]諧振充電技術(shù)在火花開關(guān)觸發(fā)系統(tǒng)中的應(yīng)用[J]. 張興亮,郭立紅,孟范江,方艷超,張振東,毛書勤.  光學(xué)精密工程. 2015(05)
[7]低頻高壓脈沖放電水處理電源設(shè)計(jì)[J]. 祁澤武,張偉,張鵬飛,許海鷹.  電力電子技術(shù). 2014(12)
[8]大功率全橋串聯(lián)諧振充電電源理論設(shè)計(jì)[J]. 馬勛,李洪濤.  電子設(shè)計(jì)工程. 2013(08)
[9]新型IGBT驅(qū)動(dòng)器2SC0435T的應(yīng)用[J]. 羅志清,劉慶,袁漢祖,趙小波.  艦船電子工程. 2012(08)
[10]基于損耗分析的大容量高頻變壓器鐵芯材料選型方法[J]. 韓帥,張黎,譚興國,李慶民,婁杰.  高電壓技術(shù). 2012(06)

博士論文
[1]激光熱核聚變能源系統(tǒng)研究[D]. 鐘和清.華中科技大學(xué) 2004

碩士論文
[1]串聯(lián)諧振高壓電容器充電電源全諧振控制方案研究[D]. 尹立業(yè).華中科技大學(xué) 2016
[2]RSD固態(tài)脈沖電源電容充電線性度與穩(wěn)定度控制[D]. 付榮耀.燕山大學(xué) 2011
[3]基于LCC串并聯(lián)諧振充電的高壓脈沖電源設(shè)計(jì)[D]. 羅廷芳.湖南大學(xué) 2010
[4]空心脈沖發(fā)電機(jī)勵(lì)磁與控制系統(tǒng)的研究[D]. 牟樹君.華中科技大學(xué) 2009



本文編號(hào)：3031456