本文關(guān)鍵詞：高頻高壓技術(shù)在CO_2激光器中的應(yīng)用研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：電激勵(lì)CO2激光器的核心工作過(guò)程為高壓電容器組的反復(fù)充放電,對(duì)高壓電容器組充電的高壓充電電源和觸發(fā)放電開(kāi)關(guān)導(dǎo)通的開(kāi)關(guān)觸發(fā)系統(tǒng)是兩個(gè)核心高壓子系統(tǒng)。傳統(tǒng)的高壓充電電源采用工頻L-C諧振充電方式,其充電電壓隨激光器工作頻率升高而降低,影響激光輸出的穩(wěn)定性和光束質(zhì)量,體積和重量龐大,不利于裝置的小型化和輕量化;傳統(tǒng)的開(kāi)關(guān)觸發(fā)系統(tǒng)采用單脈沖觸發(fā)模式,觸發(fā)系統(tǒng)的效率低、損耗大、發(fā)熱嚴(yán)重,隨工作頻率和開(kāi)關(guān)氣壓的升高擊穿概率降低。隨著高頻高壓開(kāi)關(guān)器件、磁性材料和高壓絕緣材料的發(fā)展,開(kāi)展高頻高壓技術(shù)的研究,將其應(yīng)用于高壓充電電源和開(kāi)關(guān)觸發(fā)系統(tǒng),對(duì)提高激光器的可靠性和穩(wěn)定性、減小激光器的體積和重量以及激光器向高功率高重復(fù)頻率發(fā)展具有重要的工程應(yīng)用價(jià)值,對(duì)于提升激光器整體技術(shù)水平具有重要意義。本文從高頻高壓充電電源的特殊性出發(fā),分析指出斷續(xù)電流模式工作的串聯(lián)諧振變換器適合充電電源。以市科技局項(xiàng)目“36k V/10k W高頻高壓充電電源”的參數(shù)要求為例,基于理論分析、Pspice軟件仿真及工程應(yīng)用介紹了各部分電路的設(shè)計(jì)過(guò)程、設(shè)計(jì)思想、關(guān)鍵器件選擇;設(shè)計(jì)一種高壓放電檢測(cè)電路解決100ns高壓放電檢測(cè)問(wèn)題;提出提高變壓器變比以減弱變壓器分布電容的影響、提高充電速度的方法;諧振電容1.16u F、諧振電感15u H時(shí)將充電電源進(jìn)行連續(xù)充放電試驗(yàn),15ms的充電時(shí)間將0.286u F的電容充電到37k V,峰值輸出功率13.05k W,效率0.82;充電電源穩(wěn)定工作在25Hz的放電頻率。充電電源的連續(xù)充放電試驗(yàn)證明了:高頻高壓充電電源適合作為CO2激光器的高壓充電電源,為高頻高壓技術(shù)在CO2激光器中的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ);設(shè)計(jì)方法的可靠性,為更高功率充電電源的研制奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。針對(duì)大功率高頻高壓變壓器的磁芯選擇和繞組設(shè)計(jì)沒(méi)有一致結(jié)論的現(xiàn)狀,選擇兩種材料、兩種形狀共三種磁芯進(jìn)行變壓器的理論設(shè)計(jì),通過(guò)計(jì)算分布參數(shù)和功率損耗得出以下結(jié)論:鐵基納米晶合金磁芯適合作為大功率高頻高壓變壓器磁芯;C型鐵基納米晶磁芯適合應(yīng)用在20k W以內(nèi)充電電源中;環(huán)形鐵基納米晶磁芯適合應(yīng)用在30k W的充電電源中;大功率變壓器高壓繞組分段不超過(guò)4段,通過(guò)增加繞組的絕緣距離減小分布電容。制作干式變壓器和油浸變壓器進(jìn)行試驗(yàn)研究,試驗(yàn)結(jié)果表明:當(dāng)前工藝條件下,油浸式灌封方法更可靠。為提高開(kāi)關(guān)觸發(fā)系統(tǒng)的擊穿概率和效率、減小開(kāi)關(guān)觸發(fā)系統(tǒng)的損耗,通過(guò)對(duì)氣體放電理論的研究,基于傳統(tǒng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)和高頻高壓技術(shù)提出多脈沖窄脈寬的觸發(fā)模式和諧振充電式觸發(fā)模式兩種方法,針對(duì)以上兩種方法研制兩臺(tái)樣機(jī)用于模擬試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果為:兩種模式的觸發(fā)系統(tǒng)使開(kāi)關(guān)的擊穿概率提高了2.7%;多脈沖式觸發(fā)系統(tǒng)比傳統(tǒng)觸發(fā)系統(tǒng)的效率提高了0.12,損耗減小了1.512k W;諧振充電式觸發(fā)系統(tǒng)比多脈沖式觸發(fā)系統(tǒng)的效率提高了0.6,損耗減小了0.7k W。試驗(yàn)結(jié)果證明了兩種模式觸發(fā)系統(tǒng)的可行性。
【關(guān)鍵詞】：CO2激光器 高頻高壓技術(shù) 充電電源 串聯(lián)諧振 火花開(kāi)關(guān) 觸發(fā)系統(tǒng)
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院研究生院(長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN248.22
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-9
• 目錄9-11
• 第1章 緒論11-21
• 1.1 研究背景及意義11-12
• 1.2 激光器高壓充電電源的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3 放電開(kāi)關(guān)觸發(fā)系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀14-15
• 1.4 基于CO_2激光器的研制15-19
• 1.5 論文的主要內(nèi)容和結(jié)構(gòu)安排19-21
• 第2章 高頻高壓充電電源的理論分析21-48
• 2.1 高頻高壓變壓器的分布參數(shù)21-24
• 2.2 串聯(lián)諧振變換器24-31
• 2.3 考慮分布參數(shù)串聯(lián)諧振變換器的數(shù)學(xué)分析31-44
• 2.4 充電電源的電磁兼容設(shè)計(jì)44-47
• 2.5 本章小結(jié)47-48
• 第3章 36kV/10kW充電電源的設(shè)計(jì)48-73
• 3.1 充電電源系統(tǒng)的方案48-49
• 3.2 充電電源功率電路的設(shè)計(jì)49-62
• 3.3 充電電源弱電控制電路的設(shè)計(jì)62-68
• 3.4 測(cè)試結(jié)果分析68-72
• 3.5 本章小結(jié)72-73
• 第4章 大功率高頻高壓變壓器研究73-94
• 4.1 大功率高頻高壓變壓器的特點(diǎn)73-74
• 4.2 高頻高壓變壓器設(shè)計(jì)方法74-76
• 4.3 大功率高頻高壓變壓器參數(shù)設(shè)計(jì)研究76-88
• 4.4 結(jié)果分析88-92
• 4.5 本章小結(jié)92-94
• 第5章 三電極火花開(kāi)關(guān)觸發(fā)系統(tǒng)的研究94-116
• 5.1 三電極火花開(kāi)關(guān)的工作原理及應(yīng)用94-96
• 5.2 氣體擊穿理論96-100
• 5.3 多脈沖開(kāi)關(guān)觸發(fā)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)100-108
• 5.4 充電式三電極火花開(kāi)關(guān)觸發(fā)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)108-114
• 5.5 本章小結(jié)114-116
• 第6章 總結(jié)與展望116-120
• 6.1 論文工作總結(jié)116-118
• 6.2 創(chuàng)新性工作118
• 6.3 展望118-120
• 參考文獻(xiàn)120-131
• 在學(xué)期間學(xué)術(shù)成果情況131-132
• 指導(dǎo)教師及作者簡(jiǎn)介132-133
• 致謝133-134

【相似文獻(xiàn)】

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