基于并联谐振变换器的长脉冲调制器研究

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1、国内图书分类号：TM910国际图书分类号：621．3西南交通大学研究生学位论文密级：公开年级三Q二二级姓名签鹏申请学位级别王堂亟±专业物理电王堂指导老师奎担强熬拯二O一四年五月ClassifiedIndex：TM：910U．D．C：621．3SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisRESEARCHOFLONGPULSEMODULATORBASEDoNPARALLELRESONANTCONVERTERGrade：201lCandidate：SunPengAcademicDegreeAppliedfor：MasterSpecial

2、ity：PhysicalElectronicsSupervisor：Prof．LiXiangqiangMay．2014西南交通大学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，同意学校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。本人授权西南交通大学可以将本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、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1．保密口，在年解密后适用本授权书：2．不保密d使用本授权书。(请在以上方框内打“、／”)学位论文作者签名：弓j、摩岛日期：20N-．占．工6指导老师

3、签名：日期：卫，t／J．r．瓦西南交通大学硕士学位论文主要工作(贡献)声明本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下：1．对比了单相电压型负载并联谐振变换器的三种增益控制方式，对每种控制方式的开关损耗情况进行了定性分析，推导了频率加移相的综合增益控制方式和软开关实现原理，在此基础上采用前馈控制仿真实现了单相并联谐振变换器的长脉冲输出。2．采用DQ坐标变换的方法对单相电压型负载并联谐振变换器进行建模，推导了变换器的DQ等效电路模型，求解了变换器的传递函数；利用Matlab软件完成变换器闭环PI补偿器的设计；在此基础上设计了基于前馈加反馈的闭环控制器，仿真实现了长脉冲输出。3．基于

4、德州仪器(TexasInstrument)公司型号为TMS320F28027的DSP控制芯片搭建了单相并联谐振变换器实验平台，设计并编写了DSP控制软件，完成了变换器开环控制实验，通过实验验证了频率加移相增益控制原理的正确性和软开关实现原理的正确性。本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。除文中已经注明引用的内容外，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，均已在文中作了明确说明。本人完全了解违反上述声明所引起的一切法律责任将由本人承担。学位论文作者签名：孑j、鹏日期：．zo／牛．乡．上∥西南

5、交通大学硕士研究生学位论文第1页摘要在X射线断层摄影、加速器、材料表面改性、射频功率源等领域，高电压脉冲应用广泛。传统的高电压脉冲调制方法多种多样，从总的原理上来说它们都是在电容储能条件下来获得高电压脉冲。在某些特殊的应用场合比如x射线断层摄影和部分射频功率源中，常常需要持续时间毫秒至秒的重复频率长脉冲电压，同时满足现代电力电子技术低储能的趋势和要求，此时传统的长脉冲调制方法受到各种各样的限制。国外有人提出了一种基于高压电源调制的改进方案，省去大储能电容和高压开关，将负载直接接在高压电源的输出端，通过控制电源中功率变换器的启动和停止来实现对长脉冲电压的直接调制。在上述背景下，

6、本文首先阐述了软开关的意义和谐振变换器的分类，引出了电压型负载并联谐振变换器，并采用该变换器作为研究主体实现长脉冲电压输出。然后对于变换器的基本工作原理和控制策略展开分析，采用基波分析法推导了变换器电路的稳态模型并进一步计算了软开关的实现条件；并针对频率控制、移相控制和频率加移相控制三种不同的控制策略，对每种控制策略的软开关实现情况进行了定性分析，并分别推导了每种控制策略的实现条件。通过理论分析和计算得到了三相全桥无源整流直流母线电压波动和DC．1ink电容容量之间的关系，在此基础上仿真实现基于前馈控制的长脉冲电压输出，并针对前馈控制的不足提出了前馈加反馈控制的解决方案。采用

7、DQ变换的方法推导了单相电压型负载并联谐振变换器的DQ等效电路模型，求解了等效电路的传递函数，并利用仿真手段证明了所求解传递函数的准确性。然后采用Matlab中的SISO工具设计了满足闭环系统稳定性要求的PI控制器，在此基础上设计了前馈加反馈的闭环控制器；针对脉冲下降沿时间过长的缺点对闭环控制器进行了改进，在380V三相全桥整流条件下仿真实现持续时间2ms、占空比50％的5kV／20kW长脉冲输出，脉冲上升沿3231as、顶部纹波1．8％、脉冲下降沿831as。最后，基于TexasInstrument公