大功率移相全桥软开关高压脉冲电源研究

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1、华中科技大学硕士学位论文大功率移相全桥软开关高压脉冲电源研究姓名：丁鹏申请学位级别：硕士专业：环境工程指导教师：李胜利20070124华中科技大学硕士学位论文摘要高压脉冲电源是非平衡等离子体技术应用的关键设备，其总体能量转化效率和功率容量是影响等离子体技术工业化应用的重要因素。本文在设计中将高压脉冲电源分为高压直流充电器、能量存储单元以及脉冲成形回路三个部分，文中重点是设计大功率高压直流充电器。本文首先提出高压直流充电器采用工频整流滤波加预稳压再高压发生的组合式设计方案。针对预稳压回路与高压发生回路均是DC/DC变换器的特点，分析了大功率场合所采用的全桥DC/DC变换器拓扑电路原理

2、及控制策略。然后结合移相全桥PWM软开关技术在预稳压回路中引入利用变压器第三方绕组实现移相全桥ZVZCS软开关拓扑电路。详细分析采用此种拓扑电路的预稳压回路工作原理，通过分析超前桥臂实现零电压开关、滞后桥臂实现零电流开关的条件并结合课题的设计要求对电路各元件参数进行设计。此外，还提出一种基于DSP的数字化控制方法。在高压回路设计中本文给出高频倍压整流以及高频高压变压器参数的设计，并在高压回路中初步探讨采用移相全桥ZVZCS软开关。最后，根据设计参数搭建实际电路进行实验表明，在移相全桥ZVZCS软开关电路中，超前桥臂容易实现零电压开关，合理的设计谐振参数，可以使得滞后桥臂能在全功率范

3、围内实现零电流开关。关键词：高压脉冲电源高压直流充电器移相全桥零电压零电流开关数字信号处理器高频高压变压器I华中科技大学硕士学位论文AbstractHigh-VoltagePulseGeneratorisakeyapplicationofplasmatechnologyequipment.Theoverallefficiencyofenergyconversionandpowercapacityisamajorfactoraffectingtheindustrialapplicationofplasmatechnology.Inthisarticle,thedesignofHigh

4、-VoltagePulseGeneratorwillbedividedintoHigh-VoltageDCcharger,energystoragemoduleandthepulseshapingcircuit,andwewillfocusesonthedesignofHVDCcharger.ThisarticlefirstpresentthattheHVDCchargeruseingamodulardesignscheme:50Hzrectifierandfilterandpre-regulatedcircuitandHigh-voltagecircuit.Contraposet

5、hatthecharacteristicsofPre-RegulatorCircuitandHigh-voltagecircuitareDC/DCconverters,analysefull-bridgeDC/DCconvertercircuittopologyandcontrolstrategiesthatgenerallyusedintheoccasionofHigh-Power.Then,combinewiththePhase-ShiftFull-BridgePWMSoft-SwitchingtechnologyintroduceZero-VoltageandZero-Cur

6、rent-SwitchingFullBridgePWMConverterUsingTransformerAuxiliaryWindingcircuittopologyinPre-regulatorcircuit.MakedetailedanalysisoftheprincipleofPre-regulatorcircuitusethistopologyframe.ByanalyzingtheconditionsofleadinglegachieveZero-VoltageSwitchingandlagginglegachieveZero-CurrentSwitchingandthe

7、designrequirementsinconnectionwiththeproject,designtheparametersofthecircuit.Inaddition,presentadigitalcontrolmethodsbasedonDSP.InthedesignofHigh-Voltagecircuit,thispaperpresentsthedesignofthevoltagedoublingrectifiercircuitandHigh-Frequ