中子管离子源2kV高压脉冲电源的研制

摘要

高压脉冲电源被广泛的应用到电场杀菌、等离子体发生器、激光技术、中子测井等领域。随着经济发展与科技进步对石油需求量的增加，核测井领域的脉冲中子测井技术被广泛应用，中子管是中子测井技术中的核心部件，脉冲中子测井成为当前研究的热点问题之一。高压脉冲电源系统将直流高压电源通过斩波电路输出一定频率和脉宽的脉冲给中子管内离子源供电，中子管将释放与该脉冲一致的中子，以达到不同测井需求的应用。本文设计并研制了一种应用于测井中子管的离子源的脉冲高压电源。
　　首先介绍脉冲电源的研究背景与发展现状，选题的目的与意义以及它在测井技术中的应用。设计并构建了高压脉冲电源系统，给出了系统的结构，阐述了脉冲电源的实现方式、工作原理、主要部件与选择依据，分析了高压对控制电路的影响。
　　其次设计并实现了高压直流电源，包括逆变电路的设计和倍压整流电路的设计，阐述了工作原理。高压直流电源是由单端反激式逆变电路和半臂逆对称式倍压器组成的，能够输出稳定的直流高压，是整个脉冲电源系统正常工作的基础。
　　然后设计实现了斩波电路，包括内部的触发电路、隔离驱动的设计，给出了系统结构，描述了工作原理和开关器件的选取原则。设计中采用开关管串联结构来提高耐压性能，运用半桥式斩波电路实现高压状态下的斩波功能，输出脉冲频率、脉宽可调的。
　　最后，通过电路制板与搭建，对系统进行了带负载实验，测试了直流高压电源电路各段输出波形、斩波电路的触发脉冲波形以及使用不同开关管时负载上的波形，对测试结果进行了分析。
　　本文研制的高压脉冲电源输出高压0-2kV，频率500Hz-10kHz连续可调，最小脉宽可达40μs，具有快前后沿，基本满足测井中子管离子源的供电要求，性能良好，可以应用到中子测井技术中。

目录

声明

第一章 引言

一、脉冲电源的研究背景与发展现状

二、研究目的和意义

三、论文研究的主要内容

第二章 高压脉冲电源系统的结构设计

一、脉冲电源介绍

二、高压脉冲电源系统结构

第三章 高压直流电源的设计

一、高压直流电源的结构

二、逆变电路的设计

三、倍压整流电路的设计

第四章 斩波电路的设计

一、斩波电路的原理与结构

二、触发电路设计

三、隔离驱动器件选择

四、开关器件的选取

第五章 实验结果与分析

一、实验设备与电路制板

二、高压直流电源测试分析

三、斩波电路测试分析

结论

参考文献

个人简历及攻读硕士学位期间已发表的论文

致谢