用于激光器驱动的高压开关电源的研究

摘要

激光与其它光相比，具有功率高、发散角小、单色性好，输出的光脉冲窄和输出光谱可连续调谐的特点。目前，激光技术与应用发展迅猛，已与多个学科相结合形成多个应用技术领域，涵盖了航天、通信、军事、医学等领域。这些交叉技术与新的学科的出现，大大地推动了传统产业和新兴产业的发展。为了满足激光应用技术的发展要求，已研制出了种类繁多的激光器。其中为激光器提供高质量的高压电能，以驱动激光发生器，具有重要的理论意义和实用价值。
　　本课题在结合了现代电力电子技术与脉冲功率开关技术的基础上，设计一种能为激光发生器提供高能量的高功率脉冲电源。其电源结构部分组成：一部分为高压高频开关逆变电源，采用380V交流输入，经三相整流成直流后，通过直流斩波调压，再通过IGBT逆变为交流，最后通过电感滤波、高频变压器升压来实现输出为高频高压的正弦波。另一部分运用脉冲功率技术，通过由电容器和磁开关等组成的磁脉冲压缩网络电路对正弦电压波形进行脉冲压缩陡化，最后输出快上升前沿、高重复频率的高压脉冲。
　　本文对激光器驱动的高压电源进行研究，其中对高压逆变电源和高频变压器的工作原理与设计原则进行了详细的介绍，对高频变压器的分布电容问题给出了合理的解决方案。文中特别加大对于磁理论的分析，介绍了磁开关以及磁脉冲压缩网络工作原理与应用，对磁性材料、高频磁性元件和电磁参数选择进行研究，并对磁芯材料的磁化曲线进行了数学建模，该模型为仿真分析奠定了理论基础。
　　在研究方法上，采用了先建模分析、再计算机仿真、后搭建模型实验三位一体的研究策略，文中对主要的电路结构进行了大量的仿真分析，如高频变压器、磁开关磁芯模型、系统电路等，以此降低研究成本，获得更快、更高、更好的科研效果。

目录

用于激光器驱动的高压开关电源的研究

RESEARCH ON HIGH VOLTAGE POWER SUPPLY TO DRIVE LASER DEVICE

摘 要

Abstract

目 录

第1章 绪论

1.1 课题来源

1.2 课题的目的及意义

1.3 高压开关电源与高功率脉冲电源的发展

1.4 开关概述及其应用

1.5 主要研究内容

第2章 高压开关电源的研究

2.1 主电路的设计

2.2 驱动及控制电路设计

2.3 高频变压器的设计

2.4 本章小结

第3章 脉冲压缩电路的研究

3.1 脉冲压缩电路的工作原理

3.2 陡化电路的设计

3.3 本章小结

第4章 磁开关的建模与仿真分析

4.1 磁芯模型的建立及仿真

4.2 磁开关模型的建立

4.3 本章小结

第5章 系统的仿真与实验研究

5.1 系统电路仿真及分析

5.2 实验测试与分析

5.3 本章小结

结 论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性说明

哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书

致 谢