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RSD固态脉冲电源电容充电线性度与稳定度控制

付荣耀  
【摘要】:传统高压大功率脉冲电源一般采用工频变压器升压,体积大而笨重,且获得的脉冲频率范围有限,可靠性较低,控制较困难,不能形成高效有序的脉冲电压。而反向开关晶体管RSD(Reversely Switched Dynistor)固态脉冲电源工作在重复频率下,为使RSD开关能够可靠触发,要求前级电容充电电源具有良好的线性度与稳定度。所以高压脉冲电容充电电源采用全桥高频串联谐振软开关技术,此方案具有输出脉冲控制精确、恒流充电特性、重复频率变化范围大等特点,对RSD配套磁开关的伏秒积控制起到关键作用。 首先描述了RSD固态脉冲电源在充电时要求线性度与稳定度的意义以及电容充电电源的国内外现状研究。通过几种电容充电电源拓扑方案的对比,确定了串联谐振软开关高频充电的方案。 其次叙述了串联谐振高压高频电源断续模式下工作原理,推导各变量公式。对主电路进行了仿真,验证了理论分析的正确性。 然后介绍了高压高频变压器的作用及其特性,分析高压高频变压器分布电容以及漏感给系统带来的影响。提出了寄生漏感与分布电容的处理方法。通过对寄生参数的仿真模拟了充电电流随着负载电压的升高而衰减的非线性过程。 重点是对充电过程中两种不同模式而采取相应的数字控制策略而做出了分析。以DSP TMS320LF2407为控制核心,在充电模式中采用脉冲频率调制(PFM)的闭环控制方法来维持充电电流的恒定,在电压保持模式中采用脉冲宽度调制(PWM)来对电容电压进行稳压控制。设计了一个输入为100V,平均充电电流为160mA,输出为1800V的电容充电电源,完成了实验的装配。 最后进行了电源系统实验,验证了理论与仿真的正确性以及控制策略的有效性。


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