馈能型恒压钳位双极性脉冲电流源的研究

论文摘要

在地球物理探测、印制电路板的深孔电镀领域,需要下降沿高度线性、高稳定度、短关断延时、良好的正负向一致性的双极性脉冲电流源,但在大电感、小内阻负载以及低电压供电电源场合,要得到理想的脉冲方波电流是非常困难的。本文借鉴现有电路的思想,针对它们存在的不足,对双极性脉冲电流源电路进行了理论分析,提出了两种馈能型恒压钳位脉冲电流源电路,并在全桥电路的驱动和保护等问题的研究中,结合大功率电路会遇到的问题,进行了较为深入的讨论。主要做了以下几方面的工作:①针对钳位馈能型线性陡脉冲发射电路的电阻耗能问题,提出了电感馈能型恒压钳位电流源电路。介绍了电路的工作原理;从负载电流下降沿波形的线性度和稳压电容电压波动范围出发,给出了反馈回路中电感值和提升电路电容值的最优值选取方法,经过MATLAB软件编程计算,确定参数的最优取值,并分析了不同取值对电流下降沿线性度的影响;论文对大电感进行了设计;对电路进行了仿真;Protel软件绘制了PCB板;结合实验中使用的大功率IGBT,设计了专门的驱动电路和过流保护电路;最后通过实验验证了电路的可行性。电感馈能型恒压钳位电路的恒压电路能量损耗远远小于文献[1]提出的电路;同时,它具有负载电流的上升沿提升能力,负载电流下降沿关断延时短,线性度好的特点。②针对负载电流上升沿波形的非理想性和平坦区随供电电压波动的问题,提出了一种新型馈能型恒压钳位电流源。详细分析了电路的工作原理,介绍了控制电路的设计思想,进行了主要参数的理论计算,最后通过仿真验证。该电路负载电流的上升沿和下降沿斜率相同,上升沿能以同样的最快速度线性上升至稳定电流值,这有利于主电路频率的提高;输出电流不受供电电压波动的影响,实现了电路的恒流功能。从仿真可看出,负载电流波形已经很接近于理想的方波电流。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 研究现状以及现有电路综述
• 1.2.1 RC 吸收电路
• 1.2.2 准谐振电路
• 1.2.3 钳位馈能型线性陡脉冲发射电路
• 1.2.4 提升钳位馈能型线性陡脉冲发射电路
• 1.2.5 小结
• 1.3 本论文的主要工作
• 2 电感馈能型恒压钳位电流源
• 2.1 电路拓扑
• 2.2 工作原理介绍
• 2.3 电路参数分析
• 2.4 主要参数计算
• 2.4.1 负载电感量的估算
• 2.4.2 电容C1参数计算
• 2、电容C₂参数计算'>2.4.3 电感L₂、电容C₂参数计算
• 2的设计'>2.5 电感L₂的设计
• 2.6 控制电路的设计
• 1的恒压控制电路'>2.6.1 C₁的恒压控制电路
• 2的滞环限流比较控制'>2.6.2 L₂的滞环限流比较控制
• 2.7 电路仿真
• 2.8 电路能量损耗计算
• 2.9 实验研究
• 2.9.1 IGBT 驱动电路的设计
• 2.9.2 实验电路中电源的隔离和地的问题
• 2电流采样'>2.9.3 电感L₂电流采样
• 2.9.4 实验结果
• 2.10 小结
• 3 新型馈能型恒压钳位电流源的研究
• 3.1 新型馈能型恒压钳位电路
• 3.1.1 电路结构
• 3.1.2 工作原理介绍
• 3.2 改进的新型馈能型恒压钳位电路
• 3.3 控制电路的设计
• 3.3.1 BUCK 电路的设计
• 3.3.2 全桥开关管驱动时序的设计
• 3电感量的确定'>3.4 L₃电感量的确定
• 3.5 电路仿真
• 3.6 小结
• 4 总结
• 4.1 全文总结
• 4.2 后期工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录 A：作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录
• 附录 B：驱动电路原理图