x射线管高压电源设计与稳压控制方法研究

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1、万方数据东北大学硕士学位论文摘要X射线管高压电源设计及稳压控制方法研究摘要自X射线发现以来，X射线在医学和工业生产中得到了广泛的应用。传统的X射线管采用工频整流高压电源，电源体积庞大、效率低、功耗高，输出X射线的稳定性差。本文将开关电源技术和单片微型计算机控制技术应用到X射线管高压电源的研制中，设计并研制了一台最高输出30KV直流电压，最大输出2．5mA管电流的X射线管高压电源，并且对高压电源稳压控制方法进行了研究。本论文的主要研究内容如下：(1)首先阐述了课题的背景，介绍了X射线发射原理及射线管伏安特性曲线，在了解国内外X射线管高压电源系统的基础上，提出了该高压电源的性能指标，分析了本系

2、统的结构组成和实现原理，以及本系统的硬件、软件总体结构设计。(2)设计了X射线管高压电源控制系统。本系统以DSP芯片TMS320F2812为核心，实现直流高压、管电流稳定输出，过压过流保护及指示和直流高压、管电流显示等功能：通过CAN总线与上位机通信，接受上位机远程控制以及将电压电流采样信号发送给上位机。(3)设计了X射线管高压电源硬件电路，对高压电源的主要功能模块进行分析，详细介绍了各模块电路的设计方法和参数计算。在硬件基础上对X射线管高压电源进行软件开发，对系统各模块初始化程序和功能程序进行了介绍。(4)对系统稳压控制方法进行研究。为获得稳定性高的输出电压，高压电源须采用闭环控制。本系

3、统在选用PID控制方法实现稳压的基础上，对滑模变结构控制方法在本系统中的控制效果进行了探讨：在开环系统数学模型建立的基础上，利用Matlab／Simulink仿真，比较了两种控制方法的动态性能和鲁棒性。仿真结果证明了滑模变结构控制在本系统中的优势。关键词：负高压；TMS320F2812；高频PWM；CAN总线；滑模变结构控制万方数据东北大学硕士学位论文ResearchontheDesignofHighVoltagePowerSupplyanditsVoltageControlMethodsforX·-rayTubeAbstractX·rayhasbeenwidelyusedinindust

4、ryandmedicinesinceitWasfound．Traditionally,thelow-freqencytransformerandmultiplevoltagerectifiersareusedtogeneratetheDChighvoltageforX·raytube．TheseconventionaltypesofX-raysouw．,esarebulkyinphysicalsizeandinefficiencyandthecontrolaccuraciesoftheoutputvoltagesarenotalwayssatisfactory．Thedevelopment

5、ofahigh-frequencyX—raysourceusingswitchingpower-supplytechnologyanddigitalcontroltechnologyisdiscussedinthethesis．Thevoltagecontrolmethodisalsostudiedinthethesis．Themaincontentsofthisthesisareasfollows：(1)Thethesisexpoundsthebackgroundofsubjectinthefirstplace．Thethesisintroducestheprincipleofgener

6、atingX-rayandtheV-IcharacterofX—ray．OnthefoundationofanalyzinghighvoltagepowersupplysystemforX—raytubebomhomeandabroad,theperformanceofthehighvoltagepowersupplyanditsrealizationstrategyarepresented．Thethesisalsointroducestheoverallstructuredesignofhardwareandsoftwareofthesystem．(2)Thecontrolsystem

7、ofthehighvoltagepowersupplyforX-raytubeisdesigned．ThesystemtakesthemicroprocessorDSPchipTMS320F2812asthecore，tOrealizethefunctionssuchassteadyDChighvoltage／steadytubecurrentomput，overvoltage／overcurrentprotection