用于气体放电的多路组合开关电源研究

发布时间：2023-03-11 08:15

　　电弧等离子体是目前国内外的研究热点之一,本论文以产生电弧等离子体的放电电源及起弧电源为研究对象,针对国内外现用放电电源存在谐波大、动态性能不佳、起弧较难等缺陷,结合近年来新材料和新型电力电子器件在开关电源中的应用现状,研制成功可组合、总输出功率为200k W的直流开关型放电电源系统。基于现有放电电源的不足和7通道电弧等离子体源对气体放电电源的特性要求,设计放电电源系统由7路独立的开关电源子系统组成,每个独立的子电源单元包括:开关型主放电电源及高频起弧电源,变换主电路均采用AC-DC-AC-DC型结构。文中首先对主放电电源主电路所有元器件进行了计算和选型。其次出于对电弧负载的负阻特性和放电电源需要良好的陡降特性以及逆变环节控制可数字化等多方面考虑,控制系统以DSP2812数字处理芯片为核心,对移相PWM控制原理及产生方法、驱动电路、保护电路以及数字PID实现系统的恒流特性进行了详细的分析和设计。进而对高频起弧电源的工作原理及涉及的高电压技术、倍压整流单元进行了分析,结合实际工况设计了控制系统。最后对研究和设计结果进行了仿真和实验验证研究,样机投入实际工程领域使用。实验结果与实际使用效果均...

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 论文选题背景及意义
    1.2 等离子体的基本概念和应用
        1.2.1 等离子体的基本概念
        1.2.2 等离子体的应用
    1.3 国内外放电电源的研究现状
        1.3.1 气体放电电源
        1.3.2 国内外放电电源的研究现状
    1.4 放电电源的发展趋势
    1.5 论文主要研究的内容
第二章 系统放电原理及构成
    2.1 系统设计理念
    2.2 主功率电路与起弧电路的电气连接
    2.3 系统电磁性兼容性设计
        2.3.1 电磁兼容性预测和分析
        2.3.2 电磁兼容设计薄弱环节定位
        2.3.3 降低电磁干扰设计
第三章 开关型主放电电源的设计与分析
    3.1 气体放电电源研究难点及解决办法
    3.2 主电路设计的技术指标要求
    3.3 主电路设计
        3.3.1 高频逆变电路的原理分析
        3.3.2 主电路软启动设计
    3.4 主电路元器件参数计算与选型
        3.4.1 工频整流二极管参数计算与选型
        3.4.2 低通滤波电容的选择
        3.4.3 高频变压器的设计
        3.4.4 功率开关管IGBT选型及吸收电路的设计
        3.4.5 高频整流二极管的设计
        3.4.6 输出滤波电路的设计
        3.4.7 进线RC吸收电路的设计
第四章 高频起弧电源的设计与分析
    4.1 高频起弧电源设计技术指标
    4.2 高电压技术
    4.3 高频起弧电源的设计
    4.4 高频起弧电源控制电路的设计
    4.5 高频起弧电源驱动隔离电路的设计
第五章 主放电电源控制系统的设计
    5.1 控制系统的功能
    5.2 控制系统的结构
        5.2.1 TMS320F2812 芯片的介绍
        5.2.2 JTAG接口电路及抗干扰电路
    5.3 移相PWM信号的产生原理
    5.4 IGBT驱动电路的设计
    5.5 芯片外围电路设计
        5.5.1 输入给定电路
        5.5.2 直流采样信号调理电路
        5.5.3 系统故障检测和保护电路
    5.6 恒流特性调节
第六章 设计结果验证与结论分析
    6.1 系统整机介绍
    6.2 实验步骤及注意事项
    6.3 高频起弧电源测试
        6.3.1 驱动脉冲测试
        6.3.2 引弧测试
    6.4 开关型主放电电源测试
        6.4.1 控制波形测试
        6.4.2 驱动波形测试
    6.5 系统测试
        6.5.1 系统的功能测试
        6.5.2 系统的性能测试
        6.5.3 系统实验时遇到的问题
第七章 结论与展望
    7.1 本文所做的工作
    7.2 结论
    7.3 展望
致谢
参考文献
附录
攻读学位期间参加科研情况及获得的学术成果



本文编号：3759519