应用于行波管的高压隔离谐振DC-DC变换器的研究.pdf

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1、硕士学位论文应用于行波管的高压隔离谐振DC-DC变换器的研究RESEARCHONHIGHVOLTAGEISOLATEDRESONANTDC-DCCONVERTERFORTWT张浩琨哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TM46学校代码：10213国际图书分类号：621.3密级：公开工学硕士学位论文应用于行波管的高压隔离谐振DC-DC变换器的研究硕士研究生：张浩琨导师：张东来教授申请学位：工学硕士学科：电气工程所在单位：深圳研究生院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TM46U.D.C:621.3Adissertationsub

2、mittedinpartialfulfillmentoftherequirementsfortheacademicdegreeofMasterofEngineeringRESEARCHONHIGHVOLTAGEISOLATEDRESONANTDC-DCCONVERTERFORTWTCandidate：ZHANGHaokunSupervisor：Prof.ZHANGDonglaiAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ElectricalEngineeringAffiliation：ShenzhenGraduat

3、eSchoolDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology摘要摘要空间行波管放大器是卫星有效载荷的关键部分，用于无线电信号的接收与放大。在接近50多年的行波管电源研发和制造历史中，行波管在性能不断提升的同时也提高了其供电模块的标准，为提高功率、降低模块体积，行波管电源总体向着高效率、小体积、轻重量、高功率的方向不断发展。根据文献查阅，近年来对于行波管电源的研究仍然集中在拓扑结构设计方面，因此本次研究将具有高效率，高稳定性的高压拓扑结构作本次课题设计的关键环节。本次课

4、题设计采用了一种Buck-LCLC的两级拓扑结构。相较于单级拓扑，两级拓扑的前级能够有效的稳定母线电压波动，简化补偿器的设计。该方案中前级Buck作为一款设计成熟的变换器结构较为简单且能够满足设计要求，后级为获得高达万伏的输出电压，实际电路需要采用高压变压器，完成电压的泵升，但由于高升压比带来的不可忽略的寄生参数，需要采用谐振拓扑予以应对。对比不同的谐振拓扑结构，LCLC谐振变换器能够有效的将变压器寄生参数与谐振机制相结合，实现了变压器原边开关管的零电压导通（ZVS）、零电流关断（ZCS）以及副边二极管的零电流自然关断，因此理论上高频工作状态下LCLC谐振变换器可以获得较高的效率

5、。拟定稳定的电压输出点作为调节器的采样点，考虑了高压侧采样需搭建隔离辅助电路且级间带载不同时电压波动较大，选取Buck输出电压进行采样。补偿调节器的设计则基于基波近似法获得的小信号模型，由于LCLC谐振变换器的9阶小信号模型阶数较高通过戴维南及诺顿定理将9阶小信号模型进行降阶处理，最终获得3阶传递函数。此外针对空载下容易发生的电压漂移现象，采取线性稳压电源管理方法予以应对。小信号模型及稳压环节的验证，分别采用了Matlab及Saber仿真软件。由于变压器寄生参数较难与理论值一致，为获得与计算结果较为接近的数值采用了特定方法完成变压器绕制，并结合实验波形给出调节方案，同时为保护电路

6、安全工作提出了过流保护电路的设计方案。本文最后对实验结果进行叙述，根据实测数据对理论分析进行验证。根据实验结果采用对比验证法，分析LCLC变换器作为后级拓扑在负载稳定度，效率等方面所具有的优势。关键词：行波管；Buck-LCLC；LCLC；ZVS；ZCS；线性稳压-I-AbstractAbstractSpaceTWTamplifieristheimportantpartofsatellitepayloadsforsignalreceptionandamplification.InprocessofTWTpowermanufactureformorethan50years,TWTh

7、asimproveditspowersupplymodulestandardswhileimprovingitsperformance.Inordertoincreasepowerandreducemodulesize,progressofTWTpowersuppliesaregenerallytowardshighlyefficient,smallsize,lightweight,andhighpower.Accordingtoliteraturereviewing,resea