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电容式调压脉冲功率电源的研究

作　者: 邹勇
导　师: 王晓明
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 脉冲功率电源 电容储能 能量回馈 晶闸管
分类号: TN86
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 430次
引　用: 2次
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内容摘要


过去二十年电容式脉冲功率电源在储能密度、重复频率、控制功能多样化诸方面得到迅速发展,随着工业和科技界应用技术的进步和发展,提出快速和一定精度放电电压方面的要求,本文就这方面的课题开展研究。首先就国内外电容储能式脉冲功率电源技术的发展进行评述,对目前该领域技术的发展水平、关键元器件的研究进展、电路拓扑分析理论的进步、应用技术的拓展以及相关研究的热点进行比较分析和讨论。其次就所设计的可调电压电容储能释放式脉冲功率电源主电路的工作原理进行分析和仿真,从主电路拓扑结构的确定到充电电路的工作分析,包括对充电电路进行简化和建立交流整流脉动电压源供电充电工作的建模,到基于理想模型的快速充电和基于单边逼近电压给定充电控制策略的仿真分析,再进行放电过程的分析和仿真,对三种放电模式的工作进行分析并讨论了电容反充能量回馈对系统重复频率的影响,然后进行整个脉冲电源系统的仿真和性能指标的校核。而后全面介绍了电源系统从过零检测到电容电压检测、双向晶闸管移相触发模块的控制和驱动、放电晶闸管控制电路以及保护电路的工作原理和设计方法,讨论了PIC16F877单片机作为主控制器实现对电容充电电压的A/D转换和通过PWM输出去控制单相调压模块等问题,并介绍了键盘显示以及工控机通讯接口电路的设计。接着进行电源系统的软件设计,除各相关人机对话部分软件编程之外,着重介绍了充电过程的软件设计,并对PIC16F877的开发平台进行介绍。最后介绍了系统的实验结果,表明所设计研发的系统达到了预期的要求。本文的研究工作,包括电路仿真分析结果和控制及设计思想可以作为电容式调压脉冲功率电源研发工作的借鉴和指导。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章 绪论  9-15
  1.1 课题提出的背景  9
  1.2 电容式脉冲功率电源技术的发展  9-14
    1.2.1 脉冲功率技术的发展与应用  9-10
    1.2.2 电容式脉冲电源的研究现状  10-14
  1.3 课题研究的目的和意义  14
  1.4 课题研究的内容  14-15
第2章 电容式调压脉冲功率电源主电路工作分析  15-38
  2.1 电容式调压脉冲功率电源主电路的拓扑结构  15-16
  2.2 充电电路的简化和工作分析  16-19
    2.2.1 充电电路的简化  16-17
    2.2.2 交流整流脉动电源供电充电工作的模型  17-18
    2.2.3 电容充电电压分析  18-19
  2.3 充电系统的控制和仿真  19-25
    2.3.1 基于理想模型的末周波斩波控制充电方式  19-21
    2.3.2 单边逼近电压给定的充电控制策略  21-24
    2.3.3 变压器漏抗对电容充电电压检测的影响  24-25
  2.4 放电过程的分析与仿真  25-30
    2.4.1 放电过程分析和电容反充能量回馈  25-28
    2.4.2 放电电路参数计算  28-30
    2.4.3 放电过程的仿真分析  30
  2.5 能量压缩仿真  30-33
  2.6 脉冲功率电源技术指标的计算和校核  33-37
  2.7 本章小结  37-38
第3章 电容式调压脉冲功率电源系统控制电路的硬件设计  38-50
  3.1 系统硬件的总体设计  38-39
  3.2 系统各部分的硬件设计  39-49
    3.2.1 过零检测电路的设计  39-40
    3.2.2 电容电压检测电路的设计  40-43
    3.2.3 双向晶闸管移相触发模块  43
    3.2.4 过压保护电路的设计  43-44
    3.2.5 脉冲功率电流检测电路的设计  44-45
    3.2.6 放电晶闸管控制电路的设计  45
    3.2.7 键盘显示部分的设计  45-48
    3.2.8 与上位机通信接口电路的设计  48-49
  3.3 本章小结  49-50
第4章 电容式调压脉冲功率电源系统的软件设计  50-60
  4.1 系统软件的总体设计  50-51
  4.2 各部分的软件设计  51-58
    4.2.1 键盘显示的软件设计  51-54
    4.2.2 电容电压检测的软件设计  54-57
    4.2.3 充电过程的软件设计  57-58
  4.3 PIC16F877 的开发平台  58-59
  4.4 本章小结  59-60
第5章 实验及分析  60-67
  5.1 实验波形及分析  60-66
    5.1.1 充电电流的波形  60-61
    5.1.2 电容电压波形  61-62
    5.1.3 实验数据  62-65
    5.1.4 提高电压精度的措施  65
    5.1.5 放电电流的波形  65-66
  5.2 本章小结  66-67
结论  67-68
参考文献  68-73
附录  73-78
攻读学位期间发表的学术论文  78-80
致谢  80

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 无线电设备、电信设备 > 电源
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