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30kV可调直流高压电源设计

作　者: 洪悦
导　师: 庄海
学　校: 大连理工大学
专　业: 电机与电器
关键词: 直流高压电源 BUCK电路 全桥逆变 倍压整流
分类号: TN86
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


直流高压电源是由交流市电或三相电输入,输出几千甚至上万伏直流电压的一种电子仪器设备,与电子、控制等紧密相关。对电力设备进行直流耐压绝缘检测时,通过的是泄漏电流,其数值最多只达几十毫安,核算到变压器的容量是微不足道的,所以直流耐压绝缘测试设备比较轻便,便于携带到现场进行测量试验。直流耐压绝缘测试具有对设备绝缘损伤小、在测量绝缘性能时可同时测量泄露电流和便于发现电机端部的绝缘泄露等优点,是电力系统检测中常用的检测方法。本装置采用市电交流220V输入,经过市电—整流—逆变升压—倍压整流四个环节得到直流高压。首先将220V交流电经过EMI(电磁干扰)滤波进入系统,EMI滤波网络能够防止高频电路产生的大量高次谐波进入电网污染电网,也能阻止电网的各种谐波进入整流电路。工频整流电路采用全桥整流模式得到约300V的直流电压,经过脉宽调制DC/DC环节得到可调直流电压。然后直流电压通过DC/AC逆变成方波电压,输入到高频高压变压器,变压器负责初步升压,最后经过6级倍压整流电路得到所需要的10～30kV可调直流电压。反馈电压从直流高压输出端用分压器采集,采用隔离运放实现高压输出端与控制端的隔离,经隔离后的输出电压与电源的输出给定值进行比较和运算后送入UC3842电压反馈信号输入端进行调制,控制BUCK变换器输出PWM占空比,实现稳压。系统采用闭环控制,能够及时有效的进行调节,并具有过压保护和过流保护功能。本文所设计的直流高压电源输出电压幅度可实现10～30kV连续可调,输出电流可达35mA,电路设计简单、电源体积小、使用方便。可作为电力系统的直流高压耐压检测的标准设备,具有很好的推广应用价值。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-14
  1.1 直流高压电源概述  8
  1.2 直流高压电源研究背景  8-10
  1.3 国内外直流高压电源研究现状  10-13
    1.3.1 国外直流高压电源发展现状  10-11
    1.3.2 国内直流高压电源发展现状  11-13
  1.4 本文的研究方法  13-14
2 直流高压电源原理及分析  14-23
  2.1 直流高压电源的基本原理  14-16
  2.2 直流高压电源控制技术比较  16-20
    2.2.1 PFM控制直流高压电源  16-19
    2.2.2 PAM控制直流高压电源  19
    2.2.3 PWM控制直流高压电源  19-20
  2.3 直流高压电源反馈策略  20-22
  2.4 本章小结  22-23
3 主电路拓扑结构选择  23-34
  3.1 非隔离式电路类型  23-26
    3.1.1 Buck开关型调整器  23-24
    3.1.2 Boost开关调整器拓扑  24-25
    3.1.3 反极性Boost调整器  25-26
  3.2 隔离式电路类型  26-32
    3.2.1 推挽拓扑  26-27
    3.2.2 正激变换器拓扑  27-28
    3.2.3 反激变换器拓扑  28
    3.2.4 半桥变换器拓扑  28-29
    3.2.5 全桥变换器拓扑  29-30
    3.2.6 电压馈电变换器拓扑  30-32
    3.2.7 电流馈电变换器拓扑  32
  3.3 本章小结  32-34
4 高频开关电源变压器及倍压整流电路设计  34-49
  4.1 高频开关电源变压器设计原则和要求  34
  4.2 高频开关电源变压器磁芯分析  34-37
  4.3 高频开关电源变压器制作  37-38
  4.4 倍压整流电路优化设计  38-41
    4.4.1 输出多模块叠加法  38-39
    4.4.2 马克思倍压法  39
    4.4.3 信克尔倍压法  39
    4.4.4 CW电路倍压法  39-41
  4.5 倍压整流电路的设计原理  41-43
  4.6 倍压整流电路电容参数优化  43-48
  4.7 本章小结  48-49
5 直流高压电源系统设计  49-60
  5.1 直流高压电源主电路设计  49-53
    5.1.1 直流高压电源整体电路框图  49
    5.1.2 整流滤波电路设计  49-50
    5.1.3 BUCK电压馈电全桥电路设计  50-52
    5.1.4 高频变压器设计  52
    5.1.5 倍压电路设计  52-53
  5.2 控制电路设计  53-58
    5.2.1 PWM控制器设计  53-54
    5.2.2 全桥逆变器驱动电路设计  54-56
    5.2.3 反馈电路设计  56-57
    5.2.4 过流保护电路设计  57-58
  5.3 辅助电源设计  58-60
结论  60-62
参考文献  62-64
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  64-65
致谢  65-66

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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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