高壓電源控制系統(tǒng)設(shè)計.pdf

1、X射線衍射儀為解決物理、醫(yī)學、化學等各個方面的難題起到了不可或缺的重要作用。而高壓電源是X射線衍射儀的核心組成部分，對它的穩(wěn)定性和控制精度有著很高的要求。本文的研究依托于遼寧省國家重大儀器專項“高端多功能X衍射儀研發(fā)”，本文主要完成主電路的研究、控制電路的設(shè)計以及軟件的實現(xiàn)。
　　隨著功率器件的不斷涌現(xiàn)以及其性能的不斷提高，高頻電源逐步取代工頻電源。各種逆變器以及諧振網(wǎng)絡(luò)也不斷的被提出，在實際的應(yīng)用中，為了達到所需要的設(shè)計要求，往

2、往是逆變器和諧振網(wǎng)絡(luò)結(jié)合起來。而常見的全橋零電壓開關(guān)(FB ZVS)脈沖調(diào)制逆變器在大功率應(yīng)用中得到了廣泛的使用。然而，此電路也存在兩個方面的局限，一是變壓器二次側(cè)的占空比丟失問題，二是變壓器二次側(cè)存在著嚴重的寄生振蕩。在本文中，將會描述一種采用耦合電感的全橋零關(guān)斷變換器。這種恒頻的FB ZVS變換器在廣泛的負載電路和輸入電壓范圍內(nèi)來實現(xiàn)ZVS，進而降低循環(huán)能量和傳導(dǎo)損耗。因為在該電路，實現(xiàn)ZVS所需要的能量不需要存儲在漏電感中，因此變

3、壓器的漏電感可以被最小化。這幾乎消除了占空比丟失，也大大降低變壓器的副邊產(chǎn)生的振蕩。
　　在控制策略上，本控制采用了模擬控制，數(shù)字管理的方式，結(jié)合了模擬控制的良好的穩(wěn)定性和動態(tài)特性以及數(shù)字管理的多元化和多功能。本拓撲輸出電壓的控制是在恒頻條件下通過移相控制技術(shù)來實現(xiàn)。因此，所有的大功率器件均工作在占空比為50％的16KHz頻率下，通過調(diào)節(jié)功率器件的移相角來實現(xiàn)輸出電壓的控制。高壓控制部分的移相角的大小是通過脈沖調(diào)制控制器UC352

4、6來完成的，而燈絲電壓的移相角是通過電流型PWM控制器UC3525來調(diào)節(jié)的。為了達到高精度和提高瞬態(tài)響應(yīng)，在控制器UC3526之前添加了類型三的補償器。
　　最后，基于硬件的設(shè)計，提出了STM32和CPLD雙控制的數(shù)字管理方案。在本文中詳細的闡述了整個控制的流程以及各個模塊的實現(xiàn)。STM32實現(xiàn)了接收上位機下發(fā)的預(yù)設(shè)值，并把此預(yù)設(shè)值發(fā)送到控制板上。CPLD的主要目的是把控制器UC3526的移相角生成兩路占空比為50％的PWM信號。