120Kv高压电源及其控制电路的设计

摘要

工业强力钢绳芯输送带的检测方法主要是使用X光透视，其中X射线的强度与稳定度是影响检测效果的主要因素。直流高压电源作为X射线发生器的核心部分就成为研究的重点。传统高压电源多为线性电源，采用工频变压，对电容器、电感器、变压器要求较高。近年来，随着电力电子新器件的发展，开关电源技术可应用于高压电源。它通过PWM波控制开关器件的导通关闭来调节输出电压的高低，采用逆变电路来提高变压器的工作频率，大大降低了器件的体积与重量。然而在控制输出PWM波形上，当前多采用如UC3525、TL494等特定的模拟型电源芯片。这些芯片受温漂或老化现象的影响，会产生过大的控制误差，控制精度有所降低。还有采用8051或AVR单片机作为控制核心的智能化数字化控制方略，这种方法克服了采用模拟芯片带来的温漂及老化的影响，产品易于升级，可实时调节输出电压，但受控制芯片工作频率限制，无汰实现高频化成为影响其广泛使用的主要因素。DSP芯片以运算速度快、精度高、抗工扰能力强等优点，在电机控制，电力传动等领域得到了广泛应用，目前TI公司采用纳米技术已推出全球首款下作频率达1GHz的DSP芯片，可以预计随着开关电源高频化的发展，DSP：芯片必将成为控制高压电源的土流芯片。
　　 本文设计了一款应用于X光机的数字化高压电源，采用DSP2812作为主控芯片，控制方法上采川模糊PID双模控制，并使用数学工具Matlab对系统主电路及控制方法进行了仿真实验。文中介绍了直流高压电源的基本原理及高压电源控制电路和控制芯片的发展状况，高压电源在X光机中的作用以及其对输出射线质量的影响，确立了系统土电路的拓扑结构，分析了整流电路、Buck电路、逆变电路的工作原理，对电路中各器件参数进行了计算，并对此设计进行了可行性仿真。采用变压器、直流串级整流电路两级升压方式，利用变压器的漏感实现逆变电路中的零电压开通。对控制芯片DSP、Buck电路及逆变电路中开关器件及其驱动电路进行了设计分析选型，对DSP外围屯路进行了设计，实现了对输出电压电流的采样电路、保护电路等的设计。同时设计了系统辅助电源，分析了系统十扰的主要来源，提出了主电路、控制芯片、PCB设计等抗干扰的措施。在控制方法上，介绍了PID控制及模糊控制的基本原理，对Buck电路分别使用PID控制及模糊PID控制进行仿真，比较其控制效果，对主电路使用模糊PID双模控制以实现闭环控制。通过比较可知，采用模糊PID双模控制技术可以有效改善系统前期动态性能，提高系统精度，缩短调节时间。介绍了软件编写平台，软件开发流程，PWM波生成原理及软件实现方法等。最后对本文做出总结，提出了设计中的不足之处及未来发展方向。

目录

第一章绪论

第二章系统主电路的设计

第三章控制电路及其辅助电路

第四章控制方法与软件实现

第五章结论

参考文献

致谢

攻读硕士研究生期间发表的学术论文

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