本文關(guān)鍵詞：大功率軟開關(guān)X光機(jī)高壓直流電源，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

重慶大學(xué)

碩士學(xué)位論文

大功率軟開關(guān)X光機(jī)高壓直流電源

姓名：張正茂

申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：碩士

專業(yè)：電氣工程

指導(dǎo)教師：唐治德

20120523

中文摘要

摘要

隨著現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的發(fā)展，醫(yī)用Ｘ光機(jī)為人類某些疾病的診斷和治療提供了有力的技術(shù)支持和保障，應(yīng)用的范圍也越來越廣�，F(xiàn)有的Ｘ光機(jī)頻率較低，，整個(gè)Ｘ光機(jī)體積較大，Ｘ射線效率低，無用的軟射線劑量多，使得成像質(zhì)量較差，而且Ｘ光機(jī)高壓電源輸出電壓的上升時(shí)間長，使得醫(yī)生和患者受到的Ｘ射線傷害增加。所以，人們對(duì)Ｘ光機(jī)的要求越來越高。

Ｘ光機(jī)高壓電源是Ｘ光機(jī)重要組成部分，其頻率的大小與電壓的可調(diào)性決定了Ｘ光機(jī)成像質(zhì)量與疾病診斷范圍。本文就Ｘ光機(jī)高壓電源的頻率和電壓可調(diào)性，分別從相關(guān)的理論分析及系統(tǒng)仿真模型，結(jié)合具體的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，深入研究影響Ｘ光機(jī)成像質(zhì)量的因素以及其改進(jìn)效果，并通過實(shí)驗(yàn)對(duì)理論仿真結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。

論文首先闡述了ｘ光機(jī)高壓電源的結(jié)構(gòu)和工作原理，在分析影響ｘ光機(jī)成像質(zhì)量的因素基礎(chǔ)之上，將兩相交錯(cuò)并聯(lián)ＢｏｏｓｔＰＦＣ和全橋ＬＬＣ諧振變換器應(yīng)用于醫(yī)用Ｘ光機(jī)高壓電源中。

分析了兩相交錯(cuò)ＢｏｏｓｔＰＦＣ工作原理，介紹其優(yōu)點(diǎn)，并對(duì)電路參數(shù)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。選擇兩相交錯(cuò)ＰＦＣ控制芯片ＵＣＣ２８０７０，對(duì)芯片的外圍電路和控制器進(jìn)行設(shè)計(jì)，解決了大功率ＰＦＣ設(shè)計(jì)困難。

在逆變部分采用全橋ＬＬＣ諧振變換器，一方面通過改變開關(guān)頻率調(diào)節(jié)輸出電壓；另一方面使開關(guān)管實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)，減小開關(guān)損耗。分析了ＬＬＣ諧振變換器工作原理和軟開關(guān)實(shí)現(xiàn)的條件，推導(dǎo)并建立了基波等效模型。推導(dǎo)了諧振網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的設(shè)計(jì)公式，并對(duì)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化分析。解決了高頻下開關(guān)損耗大的問題，以及利用諧振電路升壓，減少了變壓器的匝比，使得變壓器設(shè)計(jì)、制作相對(duì)簡單。

在高壓部分，考慮到高壓變壓器的分布參數(shù)，對(duì)變壓器參數(shù)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并對(duì)高壓變壓器的絕緣和制作工藝進(jìn)行了設(shè)計(jì)，減少了分布電容的影響。

由于ｘ射線管的非線性特性，利用Ｓａｂｅｒ仿真軟件建立其等效模型并對(duì)整個(gè)高壓電源系統(tǒng)進(jìn)行仿真驗(yàn)證，使得仿真更加逼近實(shí)際工況。同時(shí)，搭建實(shí)驗(yàn)電路，對(duì)整機(jī)電路進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本方案的Ｘ光機(jī)高壓電源開關(guān)頻率高，開關(guān)損耗小，輸出電壓上升時(shí)間和紋波都較小。

關(guān)鍵詞：Ｘ光機(jī)電源，功率因數(shù)校正，ＬＬＣ諧振變換器，脈沖頻率控制，倍壓整流

重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文

ＡＢＳＴＲＡＣＴ

Ｗｉｔｈｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｍｏｄｅｍｍｅｄｉｃｉｎｅ，Ｘ—ｒａｙｍａｃｈｉｎｅｐｒｏｖｉｄｅｓｔｒｏｎｇｔｅｃｈｎｉｃａｌｓｕｐｐｏｒｔａｎｄ

ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ１Ｓｇｕａｒａｎｔｅｅｆｏｒｓｏｍｅｈｕｍａｎｄｉｓｅａｓｅｄｉａｇｎｏｓｉｓａｎｄｔｒｅａｔｍｅｎｔ．Ｔｈｅｍｏｒｅａｎｄｍｏｒｅｗｉｄｅｌｙ．ＴｈｅｅｘｉｓｔｉｎｇＸ．ｒａｙｍａｃｈｉｎｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙｉｓｖｃｒｙｌｏｗａｎｄｓｉｚｅｉｓｌａｒｇｅ．Ｔｈｅｗｈｏｌｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｉｓｖｅｒｙｌｏｗ，ａｎｄｕｓｅｌｅｓｓｓｏｆｔｒａｙｓｍａｋｅｔｈｅｉｍａ２ｅｑｕａｌｉｔｙｉｓｐｏｏｒｅｒ．Ｘ—ｒａｙｍａｃｈｉｎｅｈｉｇｈｖｏｌｔａｇｅｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙｏｕｔｐｕｔｖｏｌｔａｇｅｒｉｓｅｔｉｍｅｉｓｖｅｒｙｌｏｎｇ，ｗｈｉｃｈｍａｋｅｄｏｃｔｏｒｓａｎｄｐａｔｉｅｎｔｓｄａｍａｇｅｉｎｃｒｅａｓｅｄ．Ｓｏ，ｐｅｏｐｌｅ，ＳｄｅｍａｎｄｏｆｔｈｅＸ－ｒａｙｍａｃｈｉｎｅｉｓｍｏｒｅａｎｄｍｏｒｅ．

ＴｈｅＸ。ｒａｙｍａｃｈｉｎｅｈｉｇｈｖｏｌｔａｇｅｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙｉｓＸ。ｒａｙｍａｃｈｉｎｅ．ＴｈｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｃｏｍｐｏｎｅｎｔｏｆｔｈｅａｎｄｖｏｌｔａｇｅｏｆｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｌａｂｉｌｉｔｙｄｅｃｉｄｅｄｔｈｅＸ．ｒａｖｍａｃｈｉｎｅｉｍａｇｉｎｇｑｕａｌｉｔｙ

ｏｎａｎｄｄｉｓｅａｓｅｄｉａｇｎｏｓｉｓｒａｎｇｅ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｄｏｅｓａｄｅｅｐｒｅｓｅａｒｃｈｏｆｈｉｇｈｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｆａｃｔｏｒｓｏｆｔｈｅ

ｓｏｕｒｃｅｏｕｔｐｕｔｖｏｌｔａｇｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｎｄｆｒｅｑｕｅｎｃｖｖｏｌｔａｇｅｉｎＸ—ｒａｙｍａｃｈｉｎｅ．Ｓｅｐａｒａｔｅｌｙｆｒｏｍｔｈｅｔｈｅｏｒｙａｎａｌｙｓｉｓ

ｃｏｎｃｒｅｔｅａｎｄｓｖｓｔａｎｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅｌ，ｗｈｉｃｈｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈ

ｓｔｕｄｙｏｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｐｌａｔｆｏｒｍ．ＴｈｏｒｏｕｇｈｌｖｔｈｅｏｒｙｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓＸ＿ｒａｙｍａｃｈｉｎｅｉｍａＮｎｇｑｕａｌｉｔｙｏｆｆａｃｔｏｒｓ，ａｎｄｔｈｅｈａｖｅｂｅｅｎｖｅｒｉｆｉｅｄ．

Ｆｉｒｓｔｌｙ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒａｎａｌｙｚｅｓｔｈｅｈｉｇｈｖｏｌｔａｇｅｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙｏｆＸ．ｒａｙｍａｃｈｉｎｅ

ｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅＸ．ｒａｖｍａｃｈｉｎｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｗｏｒｋｉｎｇｐｒｉｎｃｉｐｌｅ．Ｏｎ

ｉｍａｇｉｎｇｆａｃｔｏｒｓ．Ｔｗｏ－ｐｈａｓｅｉｎｔｅｒｌｅａｖｅｄＢｏｏｓｔｐｏｗｅｒｆａｃｔｏｒｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ（ＰＦＣｌａｎｄｆｕｌｌｂｒｉｄｇｅＬＬＣｒｅｓｏｎａｎｃｅ

ｏｆＸ－ｒａｙｍａｃｈｉｎｅ．ｃｏｎｖｅｒｔｅｒｈａｖｅｂｅｅｎｕｓｅｄｉｎｍｅｄｉｃａｌｈｉｇｈｖｏｌｔａｇｅｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙ

Ａｎａｌｙｚｅｄｔｈｅｔｗｏ－ｐｈａｓｅｉｎｔｅｒｌｅａｖｅｄＢｏｏｓｔＰＦＣｗｏｒｋｉｎｇｐｒｉｎｃｉｐｌｅａｎｄｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｉｔｓａｄｖａｎｔａｇｅｓ．Ｄｅｓｉｇｎｅｄｔｈｅｃｉｒｃｕｉｔｐａｒａｍｅｔｅｒｓ．ＦｏｒｔｈｅＣｈｏｏｓｅｔｗｏ

ａｎｄｐｈａｓｅｉｎｔｅｒｌｅａｖｅｄｉｔｓｃｏｎ仃Ｄ１１ｅｒｈａｖｅＰＦＣｃｏｎｔｒｏｌｃｈｉｐＵＣＣ２８０７０．Ｔｈｅ

ｂｅｅｎｄｅｓｉｇｎｅｄ．ＳｏｌｖｅｔｈｅｐｅｒｉｐｈｅｒｙｃｉｒｃｕｉｔｏｆＵＣＣ２８０７０ｄｅｓｉｇｎｄｉｆｆｉｃｕｌｔｉｅｓｈｉｇｈ－ｐｏｗｅｒＰＦＣ．

ｏｎｅＴｈｅｉｎｖｅｒｔｅｒｕｓｉｎｇＬＬＣｒｅｓｏｎａｎｃｅｃｏｎｖｅｒｔｅｒ．Ｏｎｔｈｅｈａｎｄ，ｂｙｃｈａｎｇｉｎｇｔｈｅ

ｓｗｉｔｃｈｆｒｅｑｕｅｎｃｙ

ａｃｈｉｅｖｅｓｏｆｔ

ｃｏｎｖｅｒｔｅｒａｄｊｕｓｔｏｕｔｐｕｔｖｏｌｔａｇｅ，Ｏｎｔｈｅｏｔｈｅｒｈａｎｄｔｏｍａｋｅｔｈｅｓｗｉｔｃｈｔｌｌｂｅｒｅｓｏｎａｎｃｅｓｗｉｔｃｈ，ｒｅｄｕｃｉｎｇｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎｓｗｉｔｃｈｉｎｇｌｏｓｓ．ＡｎａｌｙｚｅｓｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆＬＬＣｓｏｆｔｓｗｉｔｃｈｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ．Ｔｈｅａｎｄｔｈｅｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｈａｎｎｏｎｉｃａｐｐｒｏｘｉｍａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｉｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ．Ｔｈｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｔｈｅｍａｉｎｃｉｒｃｕｉｔｈａｖｅｂｅｅｎｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ｔｈｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓ

ＬＬＣｒｅｓｏｎａｎｃｅｏｐｔｉｍｉｚｅｄ．Ｓｏｌｖｅｔｈｅｈｉｇｈｆｒｅｑｕｅｎｃｙｓｗｉｔｃｈｉｎｇｌｏｓｓ．Ｕｓｉｎｇｔｈｅｃｉｒｃｕｉｔ，ｗｈｉｃｈｒｅｄｕｃｅｔｈｅｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｓｉｚｅ，ｍａｋｉｎｇｔｈｅｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒＩＩＩ

重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文

ｄｅｓｉｇｎｒｅｌａｔｉｖｅｌｙｓｉｍｐｌｅ．

１１１ｔｈｅｈｉ曲ｖｏｌｔａｇｅｐａｒｔ，ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｔｈｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｈｉｇｈｖｏｌｔａｇｅｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｆｏｒｄｅｓｉｇｎｉｎｇ．Ｔｈｅｈｉ曲ｖｏｌｔａｇｅｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｉｎｓｕｌａｔｉｏｎａｎｄｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｈａｖｅｂｅｅｎｄｅｓｉｇｎｅｄ，ｗｈｉｃｈｒｅｄｕｃｅｄｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｔｈｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ?

Ｂｅｃａｕｓｅｔｈｅｎｏｎ—ｌｉｎｅａｒｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅＸｒａｙｔｕｂｅ，ｕｓｉｎｇＳａｂｅｒｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｏｆｔｗａｒｅｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｉｔｓｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｍｏｄｅｌ．Ｔｈｅｎｔｈｅｓｙｓｔｅｍｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｈａｓｂｅｅｎｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇａｃｔｕａｌｗｏｒｋｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎ．Ａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅ，ｂｕｉｌｄｉｎｇｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｃｉｒｃｕｉｔ．ＳｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅＸ－ｒａｙｍａｃｈｉｎｅｈｉ曲ｖｏｌｔａｇｅｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙｓｗｉｔｃｈｉｎｇｆｒｅｑｕｅｎｃｙｉｓｈｉｇｈ，ａｎｄｔｈｅｏｕｔｐｕｔｖｏｌｔａｇｅａｄｊｕｓｔｅｄｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙｗｉｔｈｉｎ４０ｋＶ——１２０ｋＶ．ＴｈｅＸ．ｒａｙｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄｔｏａｃｈｉｅｖｅａｑｕｉｃｋｒｉｓｅａｎｄｌｏｗｒｉｐｐｌｅｏｆｏｕｔｐｕｔｖｏｌｔａｇｅ

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｘ—ｒａｙｍａｃｈｉｎｅｓｕｐｐｌｙ，Ｐｏｗｅｒｆａｃｔｏｒｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ，ＬＬＣｒｅｓｏｎａｎｃｅｃｏｎｖｅｒｔｅｒ，

Ｐｕｌｓｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ，ＶｏｌｔａｇｅｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒＩＶ

  本文關(guān)鍵詞：大功率軟開關(guān)X光機(jī)高壓直流電源，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。