本文關(guān)鍵詞：射頻電源三次諧波諧振控制技術(shù)的研究

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【摘要】：隨著電力電子技術(shù)和半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展,射頻電源的應(yīng)用領(lǐng)域得到了推廣。為克服大功率電子管射頻電源體積大、效率低等缺點(diǎn)以及射頻功率管射頻電源價(jià)格昂貴的缺點(diǎn),本文選用普通MOSFET器件作為固態(tài)射頻電源的功率器件,采用全橋逆變器與三次諧波諧振電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)出了2 MHz/2 kW的固態(tài)射頻電源,滿足大功率輸出和小型化的要求。本文提出了三次諧波諧振電路的控制方式,改善普通MOSFET器件的開關(guān)速度和開關(guān)損耗,使其適用于更高的工作頻率。其主要內(nèi)容如下:首先,闡述固態(tài)射頻電源拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),對(duì)全橋式串聯(lián)諧振固態(tài)射頻電源的工作原理進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹,分析其工作狀態(tài)和串聯(lián)諧振元件參數(shù)的設(shè)計(jì)以及開關(guān)管死區(qū)設(shè)置。根據(jù)固態(tài)射頻電源的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),提出了全橋式三次諧波諧振控制策略,以改善開關(guān)管的工作狀態(tài),并對(duì)三次諧波諧振電路控制原理進(jìn)行分析。其次,介紹全橋式三次諧波諧振固態(tài)射頻電源的整機(jī)方案和工作原理,對(duì)該固態(tài)射頻電源主電路的工作原理進(jìn)行分析及主電路各元件參數(shù)的設(shè)計(jì)。具體闡述了輔助及驅(qū)動(dòng)電源、隔離驅(qū)動(dòng)電路和鎖相環(huán)控制電路等的設(shè)計(jì)。再次,利用ORCAD PSPICE仿真平臺(tái)建立全橋式固態(tài)射頻電源主電路系統(tǒng),設(shè)置電路參數(shù),分別對(duì)未接入三次諧波諧振電路的射頻電源和接入三次諧波諧振電路的射頻電源進(jìn)行對(duì)比仿真分析。再對(duì)全橋式三次諧波諧振固態(tài)射頻電源進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證,對(duì)其鎖相環(huán)控制電路和系統(tǒng)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析。仿真實(shí)驗(yàn)表明:橋式三次諧波諧振固態(tài)射頻電源確實(shí)改善了普通MOSFET的開關(guān)性能(其漏源電壓Vds上升或下降時(shí)間由44 ns減少至24 ns),有利于普通MOSFET器件工作于更高的頻率,同時(shí)降低了開關(guān)管的開關(guān)損耗;但是其輸出功率因數(shù)由0.96降低至0.9。最后,對(duì)比分析普通MOSFET和RF MOSFET的特性,并對(duì)射頻電源設(shè)計(jì)中的電磁干擾和處理措施,以及該射頻電源的PCB布局布線進(jìn)行總結(jié)。本文通過(guò)對(duì)2 MHz/2 kW固態(tài)射頻電源的研究,完成了全橋式三次諧波諧振固態(tài)射頻電源的理論分析、系統(tǒng)仿真和硬件電路設(shè)計(jì),希望對(duì)高功率固態(tài)射頻電源的研制做出有意義的探索。
【關(guān)鍵詞】：射頻電源 三次諧波諧振 鎖相環(huán) 系統(tǒng)仿真
【學(xué)位授予單位】：南華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN86;TN386
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-19
• 1.1 課題研究背景和意義11-12
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-16
• 1.2.1 射頻電源的研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.2 射頻電源控制技術(shù)發(fā)展13-14
• 1.2.3 射頻電源功率控制方式14-16
• 1.3 本文主要研究工作16-19
• 第2章 射頻電源拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分析19-35
• 2.1 射頻電源工作原理19-20
• 2.2 全橋串聯(lián)諧振逆變器工作原理分析20-31
• 2.2.1 串聯(lián)諧振原理20-23
• 2.2.2 全橋串聯(lián)諧振逆變器工作原理23-25
• 2.2.3 全橋串聯(lián)諧振逆變器工作狀態(tài)分析25-27
• 2.2.4 全橋式串聯(lián)諧振逆變器基本設(shè)計(jì)分析27-29
• 2.2.5 死區(qū)時(shí)間29-31
• 2.3 三次諧波諧振原理31-33
• 2.4 本章小結(jié)33-35
• 第3章 三次諧波諧振固態(tài)射頻電源設(shè)計(jì)35-49
• 3.1 三次諧波諧振固態(tài)射頻電源整機(jī)方案35
• 3.2 主電路設(shè)計(jì)35-42
• 3.2.1 系統(tǒng)主電路工作原理35-36
• 3.2.2 主電路元件參數(shù)設(shè)計(jì)36-42
• 3.3 控制電路部分設(shè)計(jì)42-47
• 3.3.1 鎖相電路設(shè)計(jì)42-45
• 3.3.2 控制及驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)45-46
• 3.3.3 輔助及驅(qū)動(dòng)電源設(shè)計(jì)46-47
• 3.4 本章小結(jié)47-49
• 第4章 仿真結(jié)果49-63
• 4.1 系統(tǒng)主電路仿真及結(jié)果分析49-59
• 4.2 控制電路試驗(yàn)結(jié)果分析59-61
• 4.2.1 鎖相控制電路測(cè)試59-61
• 4.2.2 隔離驅(qū)動(dòng)電路測(cè)試61
• 4.3 本章小結(jié)61-63
• 第5章 射頻電源設(shè)計(jì)理論總結(jié)分析63-71
• 5.1 普通MOSFET與RF MOSFET比較分析63-67
• 5.2 射頻電源設(shè)計(jì)器件選擇考量67-69
• 5.3 固態(tài)射頻電源PCB設(shè)計(jì)總結(jié)69
• 5.4 抑制噪聲和干擾的措施69-70
• 5.5 本章小結(jié)70-71
• 第6章 總結(jié)與展望71-73
• 6.1 總結(jié)71-72
• 6.2 展望72-73
• 參考文獻(xiàn)73-79
• 攻讀碩士學(xué)位期間的科研成果79-80
• 致謝80

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本文編號(hào)：652224