基于特斯拉线圈的高压发生器技术研究

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1、分类号学号M201171341学校代码10487密级硕士学位论文基于特斯拉线圈的高压发生器技术研究学位申请人熊洋志：学科专业：电气工程指导教师：江中和副教授张明副教授答辩日期：2014.5.29万方数据AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofAppliedSociologyResearchofHighVoltagePowerSupplyBasedonTeslaCoilCandidate:XiongYangzhiMajor:Electric

2、alEngineeringSupervisor:Assoc.Prof.JiangZhongheZhangMingHuazhongUniversityofScienceandTechnologyWuhan430074,P.R.ChinaMay,2014万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作

3、者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日万方数据华中科技大学硕士学位论文摘要特斯拉线圈是利用共振的原理，用两级线圈振荡升压，从放电终端可获得高

4、频高压的交流电，并且有电弧放电的设备。即用高压谐振进行能量转换的高压发生装置。因为高压发生器的火花放电现象，一般运用于真空检测和电气绝缘检测。传统的特斯拉线圈使用火花开关，在初级回路中，充电电容达到一定电压时击穿火花开关使其开通，然后通过共振回路的作用使其电压升高，得到高频高压的交流电。但是因为火花开关损耗大、寿命短，电路的效率低及频率的不可控等。本文将使用的固体开关代替火花开关，并且经过理论实验的分析，设计基于特斯拉线圈的高压发生器，使其具有高频化、紧凑化、大变比、体积小、便携性的特点。特斯拉线圈主要分为固态电路和线圈绕组。在固态电路部分将用固

5、态开关代替原有的火花开关，并采用逆变谐振电路，在初级回路LC谐振条件下，由电阻限制电流，可以降低初级电容值，增加初级电感值，而且逆变方波解决了调频的问题。线圈绕组部分的设计是整个特斯拉的核心部分。线圈电压的变比与线圈的互感和耦合系数有关。对双谐振电路进行理论分析，可知耦合系数K对输出电压值的影响，这为线圈的设计提供了理论基础。利用ANSYS仿真软件建立不同线圈模型进行对比，并计算出各个线圈的电感矩阵。得出一个最佳的线圈设计方案。特斯拉线圈处于在高频高压条件下，对线圈分布电容以及电压分布的仿真分析，对TESLA线圈的绝缘设计有很重要的作用。最后在理

6、论和仿真的结论指导下绕制线圈并测量相关参数，搭建实验平台进行实验并获取参数波形，最终放电端击穿空气有火花放电现象。关键词：特斯拉线圈次级线圈电压分布高压发生器逆变谐振电路I万方数据华中科技大学硕士学位论文AbstractTeslacoilisakindofdistributedparameterhigh-frequencyresonanttransformerwhichcangeneratehighvoltageofseveralmillionVoltsathighfrequency.Itistheequipmentwhichachievesdi

7、schargeatthedischargeterminalusingtheprimaryandsecondarycoilstosetupthevoltage,namelyahigh-voltagegeneratorrealizingenergytransformbyhigh-voltageresonance.FortheSparkdischarge,HighVoltagePowerSupplyusedtovacuumtestandElectricalinsulationdetection.TraditionalTeslacoilusethespa

8、rkgapswitchwhichwouldbeconnectwhenthevoltageofchargingcapacitorgeton