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《中国科学院研究生院(电工研究所)》 2003年
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高压大功率开关电源技术的研究

张文利  
【摘要】: 高压直流电源有着广泛的应用领域。许多高新技术的发展,如 医用X线机数字化成像技术,紧凑型脉冲电源技术等,都需要采用 大功率、高频化的高压直流开关电源。在国外高压大功率开关电源 技术已较为成熟,我国对这方面的研究也一直在进行,但目前还不 成熟。本文通过理论分析、数值仿真和实验等手段,针对高压大功 率开关电源技术实现过程中所存在的一些问题进行了研究。 在第二章中,研究了高压开关电源中高压变压器的非线性特 性,选择了谐振变换器作为高压大功率开关电源的电路拓扑结构, 并对三种形式的谐振变换器的电压及电流频率特性进行了分析比 较。 第三章中根据高压电容恒流充电电源的运行特点,选择了串联 负载谐振变换器作为主电路结构形式,并对其动态过程进行了数学 分析及数值仿真,讨论了该电路的运行特点、谐振回路参数对运行 特性的影响以及开关工作频率与功率输出的关系,为电源的设计提 供了依据。 第四章中分析了高频高压变压器的特点及难点,提出了合理的 串联谐振变换器的设计方案,能够完全利用变压器的漏感作为谐振 电感,有效地降低了分布参数给高压大功率开关电源所带来的不利 影响。 第五章介绍了自行设计的适合于不同谐振频率的谐振变换器的 控制器,实现了变换器的软开关技术。实验结果表明,该控制器适 应性广,工作稳定可靠,逆变器的损耗少,电磁干扰小,可靠性高。 最后,完成了一台高压大功率恒流充电电源的设计与制造,实 验结果表明该电源的性能完全达到预期指标。
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