基于主动补偿脉冲发电机的直驱式电源系统研究

摘要

基于主动补偿脉冲发电机的直驱式电源系统具有储能密度大、功率密度高、放电重复频率高、结构简单等优点，能满足脉冲固体激光器可移动、小型化的要求，在国防工业、科学研究等领域有着良好的应用前景。
　　本文分析了补偿脉冲发电机的工作原理和三种不同补偿方式下输出的电流波形特征，选择了主动补偿脉冲发电机作为直驱式电源系统的供电电源。结合脉冲氙灯的工作特性，确定了基于主动补偿脉冲发电机的固体激光器直驱式电源系统的总体方案，并提出了该电源系统的工作模式。将主动补偿脉冲发电机和脉冲氙灯的数学模型相结合，便构建出了直驱式电源系统的数学模型。通过对该模型的仿真分析，研究了不同励磁方式对输出电流的影响，确定了恒流源励磁的励磁方式，并得到了恒流源励磁下的系统简化电路模型。同时研究了输出电流随合闸角、补偿角、压缩比和负载参数的变化规律，并结合系统的实际技术参数研究了系统的输出性能。根据该系统性能的要求，通过对电路元件参数的计算与选型，以及对阻容吸收电路的仿真研究，完成了主放电电路的硬件设计，同时介绍了氙灯触发及预燃电源的电路设计和工作原理。针对系统的控制特点，完成了控制电路的硬件电路设计和软件程序编写。在此基础上搭建了直驱式电源系统的实验室系统，进行了相关的实验研究，得到了与理论分析一致的结论。

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1 绪论

1.1 课题研究的背景和意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文的主要内容和章节安排

2 直驱式电源系统的原理分析

2.1 补偿脉冲发电机的工作原理

2.2 脉冲氙灯的负载特性

2.3 直驱式电源系统的组成和工作模式

2.4 本章小结

3 直驱式电源系统的数学模型及仿真研究

3.1 主动补偿脉冲发电机的数学模型

3.2 直驱式电源系统的状态方程及仿真计算结果

3.3 不同励磁方式对输出电流波形的影响

3.4 直驱式电源系统的简化电路模型

3.5 影响输出电流波形的因素

3.6 直驱式电源系统的输出性能研究

3.7 本章小结

4 直驱式电源系统的主电路设计

4.1 直驱式电源系统的主电路基本结构

4.2 系统放电回路的主电路设计

4.3 脉冲氙灯触发及预燃电路的设计

4.4 本章小结

5 直驱式电源系统控制电路的设计及实验研究

5.1 系统控制电路的硬件设计

5.2 系统控制电路的软件设计

5.3 系统放电的实验研究

5.4 本章小结

6 总结和展望

6.1 全文总结

6.2 课题展望

致谢

参考文献