本文關(guān)鍵詞：核磁共振梯度功率放大器的直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)與研究

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【摘要】：數(shù)字化開關(guān)電源是直流穩(wěn)壓電源研究的熱點(diǎn)方向,與傳統(tǒng)模擬開關(guān)電源相比它具有成本低、可移植性強(qiáng)、擴(kuò)展性強(qiáng)、能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜算法等優(yōu)勢,因此近年來數(shù)字化開關(guān)電源得到了快速的發(fā)展。本文以STM32F103微控制器為核心,設(shè)計(jì)完成了一套用于核磁共振梯度功率放大器的直流穩(wěn)壓電源系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了開關(guān)管移相PWM驅(qū)動信號、反饋控制、保護(hù)措施的數(shù)字化設(shè)計(jì)。軟開關(guān)技術(shù)應(yīng)用于開關(guān)電源的設(shè)計(jì),可以提升電源系統(tǒng)的效率和減小開關(guān)管的開關(guān)干擾,是當(dāng)前開關(guān)電源研究的必然趨勢。本文以ZVS軟開關(guān)為設(shè)計(jì)目標(biāo),實(shí)現(xiàn)全橋IGBT的零電壓開通和關(guān)斷,對ZVS軟開關(guān)實(shí)現(xiàn)原理進(jìn)行了深入的分析和討論,并在電源設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)了軟開關(guān)的設(shè)計(jì)目標(biāo)。本文的主要研究內(nèi)容有以下幾點(diǎn):1.在參考了國內(nèi)外大量的直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)方案的基礎(chǔ)上,完成了核磁共振梯度功率放大器直流穩(wěn)壓電源的總體方案的設(shè)計(jì),具體包括對逆變拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、硬開關(guān)與軟開關(guān)、ZVS與ZVZCS結(jié)構(gòu)、變換器控制策略、數(shù)字控制與模擬控制等方面的分析比較。本文選定數(shù)字控制移相全橋軟開關(guān)電源系統(tǒng)作為課題的研究方案。2.對數(shù)字控制移相全橋軟開關(guān)電源系統(tǒng)的工作原理進(jìn)行了詳細(xì)的分析,討論了電源系統(tǒng)的硬件電路各器件的參數(shù)設(shè)計(jì)和選取工作,包括一次整流濾波電路、主控制板、全橋逆變電路、高頻變壓器、二次整流濾波電路、反饋控制電路、保護(hù)電路等模塊的設(shè)計(jì)。完成了電源系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì),包括主程序、移相PWM模塊、反饋信號采樣模塊和PID調(diào)節(jié)模塊的編程與測試。為了增加系統(tǒng)的可靠性,本文從硬件和軟件兩個(gè)方面討論了系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計(jì)。3.運(yùn)用開關(guān)電源仿真軟件Saber對電源系統(tǒng)的軟開關(guān)設(shè)計(jì)和系統(tǒng)的穩(wěn)定性進(jìn)行了仿真分析。對電源系統(tǒng)進(jìn)行了時(shí)域仿真分析,證實(shí)了全橋逆變器的超前橋臂和滯后橋臂均實(shí)現(xiàn)了軟開關(guān)。通過Saber軟件的環(huán)路掃描儀對電源系統(tǒng)完成了頻域仿真分析,得到了系統(tǒng)的波特圖,進(jìn)而驗(yàn)證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。4.制作完成了一套開關(guān)電源樣機(jī),實(shí)驗(yàn)波形分析表明:本文設(shè)計(jì)的數(shù)字控制移相全橋軟開關(guān)電源系統(tǒng)的輸出功率、源效應(yīng)、負(fù)載效應(yīng)、紋波電壓等指標(biāo)在電源測試過程中基本達(dá)到了設(shè)計(jì)目標(biāo),系統(tǒng)在核磁共振梯度功率放大器作為負(fù)載時(shí)可以實(shí)現(xiàn)超前橋臂和滯后橋臂的零電壓開關(guān)。
【關(guān)鍵詞】：直流穩(wěn)壓電源 數(shù)字化 移相全橋軟開關(guān) Saber仿真
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN86;TN722.75
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本文編號：820135