為滿足強流重離子加速器（HIAF）高頻率束流的注入引出需求,本文提出設計一臺大功率Kicker高壓充電電源。本文針對高壓充電電源的設計進行調(diào)研,對比了不同的高壓充電方法,選擇LC串聯(lián)諧振恒流充電方案。根據(jù)開關頻率和諧振頻率之間的關系,LC串聯(lián)諧振有3種不同的工作方式。經(jīng)過分析比較,選擇電流斷續(xù)工作模式,在此工作模式下充電電源可以實現(xiàn)工作在軟開關狀態(tài)。本文通過對斷續(xù)模式下工作原理進行數(shù)學理論分析,推導出諧振電流、諧振電壓、平均充電電流、負載電壓的計算公式,闡述其數(shù)值的變化規(guī)律和影響參數(shù)。根據(jù)HIAF項目實際運行需求,對充電電源提出樣機設計指標。根據(jù)設計指標,對樣機進行主回路部分和控制保護部分設計。詳細介紹三相整流濾波、諧振逆變、高頻升壓、高壓整流中各元器件的設計與選取過程。此外還介紹了電源的軟啟動功能實現(xiàn),電源的散熱設計和結構設計。在充電電源樣機中,最關鍵的是高頻變壓器的設計。通過對比不同磁芯材料和磁芯結構,選擇了以CC型結構的鐵氧體材料作為變壓器的磁芯。用窗口面積法,計算出變壓器原副邊的匝數(shù)。結合變壓器的絕緣設計以及分布參數(shù)控制,委托變壓器廠家訂制出一臺滿足設計要求的高頻變壓器�？刂撇�... 

【文章來源】：中國科學院大學(中國科學院近代物理研究所)甘肅省

【文章頁數(shù)】：77 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

儲能單元電壓波形

直接影響束流注入引出的頻率。本課題研制的大功率工程高頻率束流的物理要求。圖1.2 Kicker系統(tǒng)結構框圖1.2Architecture block diagram of Kicker system高穩(wěn)定度的高壓充電電源可以推動國內(nèi)高功率脈沖技術電源的依賴性。其研究成果可用于雷達、工業(yè)、醫(yī)療等領域防技術和國民經(jīng)濟的發(fā)展，對我國國家綜合實力的提高有著重要意義電容器儲能、電感儲能、機械儲能、化學儲能等PFN-Marx 結構，儲能單元屬于電容器儲能較高，同時對充電精度也有一定的要求。對于電容器高壓直流充電、高壓脈沖充電、工頻諧振充電、高壓直流充電為恒壓式充電，是最傳統(tǒng)的高壓充電方式之一，工作原理簡單，成本低，充電方式可靠。但由于負載電容在狀態(tài)，初期電流太大，需要加限流電阻進行限制回路中電流越來越小，充電速度逐漸變慢。高壓直流充電的平均充電速度慢。大功率 Kicker 高高功率脈沖技術的發(fā)展

圖1.3高壓直流充電原理圖Figure 1.3 Schematic diagram of High-voltage DC charging脈沖充電沖充電的工作原理如圖 1.4 所示，其采用工頻交流輸入 U對儲能電容 C2充電，通過控制晶閘管開關 S2 的開通讓儲電，在變壓器的副邊側(cè)整流后對負載充電。這種充電方式電電壓可以設計得很高。由于儲能電容 C2充電的時間較充放電頻率較低，此外充電回路電壓輸出未做閉環(huán)，充電較差，充電精度不高。

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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本文編號：3031456