隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展和新技術(shù)的廣泛應(yīng)用,電磁輻射環(huán)境對(duì)電子系統(tǒng)的影響日趨嚴(yán)重,電磁脈沖(Electromagnetic pulse,簡(jiǎn)稱EMP)模擬器是一種可以模擬和分析這種電磁環(huán)境的裝置。該裝置獲得脈沖源的主要方式是依靠脈沖電容器的快速充放電,而電容器的充電電源是電容器快速充電的關(guān)鍵,直接決定了輸出電磁脈沖串的重復(fù)頻率和穩(wěn)定度。因此,研制出穩(wěn)定可靠的高壓直流充電電源對(duì)脈沖功率領(lǐng)域的應(yīng)用和推廣具有重大的意義。本文設(shè)計(jì)了一款應(yīng)用于EMP模擬器的高壓直流電源,該電源擁有恒流源的特點(diǎn)且具備損耗小、抗短路能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),特別適合給高壓脈沖電容器充電。首先采用全橋串聯(lián)諧振變換器為主電路拓?fù)?通過(guò)對(duì)其穩(wěn)態(tài)分析得出DCM模式下諧振電流、諧振電壓等參數(shù)的變化規(guī)律,為了驗(yàn)證理論分析的準(zhǔn)確性,利用Psim軟件進(jìn)行了仿真并得出其電路的動(dòng)態(tài)運(yùn)行狀態(tài)。同時(shí)還給出了電源的主電路和控制電路的詳細(xì)設(shè)計(jì)過(guò)程,控制部分采用MC9S12XS128單片機(jī)為主控芯片,設(shè)計(jì)時(shí)將調(diào)壓和調(diào)頻分開,提高了電路的穩(wěn)定性和可操作性。其次,模擬器產(chǎn)生的高重頻EMP會(huì)對(duì)自身電源的控制系統(tǒng)形成電磁干擾,電源設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮其抗干擾能力,做好相應(yīng)的電磁防護(hù)工作。論文從電磁脈沖干擾的耦合方式入手,探究EMP與本電源控制系統(tǒng)的交互作用,針對(duì)干擾耦合途徑進(jìn)行了相應(yīng)的防護(hù)設(shè)計(jì)。最后,研制了一臺(tái)40kV高壓直流充電電源。測(cè)試結(jié)果分析表明該電源滿足軟開關(guān)和恒流源要求,電源電壓在0~40kV之內(nèi)可調(diào)。通過(guò)電磁環(huán)境的頻譜分布比較和加入脈沖干擾對(duì)比實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了防護(hù)措施的有效性。
【學(xué)位單位】：安徽工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TN86
【部分圖文】：

第二章 串聯(lián)諧振拓?fù)浞治龇逯禍p小，這樣峰值電流表現(xiàn)出的一增一減的效果可以等效為平均電流保持不變，故可分析出串聯(lián)諧振電路在 DCM 模式下理解為“恒流源”充電，使得高壓脈沖電容的充電電壓呈現(xiàn)“臺(tái)階式”上升。2.5 仿真分析針對(duì) 2.3 節(jié)理論分析，本節(jié)將利用 Psim 軟件進(jìn)行仿真，仿真電路如圖 2.12所示。由于本小節(jié)只對(duì)串聯(lián)諧振式電源做一般特性分析，不涉及具體參數(shù)的計(jì)算。電源仿真電路中省略了前級(jí)相控整流和濾波部分，直接用直流電源代替，TLP 250驅(qū)動(dòng)電路用四個(gè)脈沖源代替。省略了高頻變壓器，輸出整流和充電電容折算到變壓器原邊，整個(gè)電路采用恒頻恒脈寬的形式進(jìn)行開環(huán)控制。

應(yīng)用于 EMP 模擬器的直流電源的研制和電磁干擾的研究故變壓器副邊繞組的匝數(shù)為：2 1N nN 40 27 1080(匝）(3-10在變壓器的設(shè)計(jì)過(guò)程中，可正好可利用漏感作為諧振電感的一部分，參與諧振變換的過(guò)程。在電源的實(shí)際電路中，由于變壓器工作電壓高達(dá)幾十千伏，因此需要考慮變壓器的絕緣和散熱問(wèn)題。將變壓器和整流硅堆等高壓器件浸在裝滿變壓器油的油箱中，浸油后的油箱實(shí)物如圖 3.7 所示。

（a） (b)圖 3. 8 MC9S12XS128 單片機(jī)（a）最小系統(tǒng)功能引腳；(b)最小系統(tǒng)核心板基于 MC9S12XS128 單片機(jī)為核心的電源控制系統(tǒng)具有控制精度高、強(qiáng)、靈活性大、多功能等特點(diǎn)，使得整個(gè)裝置調(diào)試起來(lái)更加便捷，單擬器電源控制系統(tǒng)中要實(shí)現(xiàn)的功能主要包括：(1) 通過(guò)單片機(jī)產(chǎn)生的 PWM 來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)全橋逆變的各個(gè)開關(guān)管的時(shí)序(2) 設(shè)置液晶顯示屏（LCD）來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)電源輸出電壓以及 PWM 的占空等參數(shù)的監(jiān)測(cè)；(3) 可以通過(guò)鍵盤調(diào)節(jié)輸出全橋 PWM 的占空比和頻率和設(shè)置電源所壓的大小，以及保證電源正常工作的其他調(diào)控等。.2 全橋驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)
【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前5條

1 馮德仁;姚鋒;劉夢(mèng)菲;何山紅;車文荃;熊瑛;;重頻電磁脈沖對(duì)可控硅觸發(fā)系統(tǒng)的電磁干擾[J];高電壓技術(shù);2014年09期

2 馬麗華;馮德仁;李小龍;何山紅;車文荃;熊瑛;;高重頻電磁脈沖模擬器控制系統(tǒng)電磁防護(hù)研究[J];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào);2014年04期

3 馮德仁;段大衛(wèi);蔣順利;蘇平;徐波;劉夢(mèng)菲;徐笑娟;于成大;;重復(fù)頻率電磁脈沖對(duì)氫閘流管柵極的觸發(fā)干擾[J];強(qiáng)激光與粒子束;2013年07期

4 馮德仁;羅進(jìn);徐笑娟;黃銳;楊濤;于成大;;氫閘流管開關(guān)和感應(yīng)疊加技術(shù)重頻脈沖源的實(shí)驗(yàn)研究[J];中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào);2012年10期

5 于成大;徐笑娟;羅進(jìn);何山紅;馮德仁;;基于感應(yīng)疊加技術(shù)的重復(fù)頻率電磁脈沖模擬器[J];強(qiáng)激光與粒子束;2012年01期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 左向東;感應(yīng)加熱電源傳導(dǎo)EMI抑制措施研究[D];西安理工大學(xué);2017年

2 張煥發(fā);基于LabVIEW和小波分析的高精度X射線測(cè)厚系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)[D];安徽工業(yè)大學(xué);2017年

3 葉根龍;應(yīng)用于交流充電樁EFT測(cè)試的高壓脈沖源的研究[D];安徽工業(yè)大學(xué);2017年

4 鄭琦琦;電機(jī)控制器電磁干擾抑制方法研究[D];天津理工大學(xué);2017年

5 程靜靜;重頻電磁脈沖對(duì)開關(guān)觸發(fā)系統(tǒng)的干擾研究[D];安徽工業(yè)大學(xué);2016年

6 尹立業(yè);串聯(lián)諧振高壓電容器充電電源全諧振控制方案研究[D];華中科技大學(xué);2016年

7 王曦;基于單片機(jī)技術(shù)的X射線測(cè)厚儀設(shè)計(jì)[D];安徽工業(yè)大學(xué);2016年

8 吳航;開關(guān)電源的EMI濾波器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];電子科技大學(xué);2015年

9 朱鑫淼;串聯(lián)諧振充電電源設(shè)計(jì)[D];大連理工大學(xué);2014年

10 王勝;串聯(lián)諧振式高壓電容器充電電源研究[D];華中科技大學(xué);2011年

本文編號(hào)：2891827