核磁共振梯度功率放大器的直流穩(wěn)壓電源設(shè)計與研究.pdf

1、數(shù)字化開關(guān)電源是直流穩(wěn)壓電源研究的熱點(diǎn)方向，與傳統(tǒng)模擬開關(guān)電源相比它具有成本低、可移植性強(qiáng)、擴(kuò)展性強(qiáng)、能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜算法等優(yōu)勢，因此近年來數(shù)字化開關(guān)電源得到了快速的發(fā)展。本文以STM32F103微控制器為核心，設(shè)計完成了一套用于核磁共振梯度功率放大器的直流穩(wěn)壓電源系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了開關(guān)管移相PWM驅(qū)動信號、反饋控制、保護(hù)措施的數(shù)字化設(shè)計。
　　軟開關(guān)技術(shù)應(yīng)用于開關(guān)電源的設(shè)計，可以提升電源系統(tǒng)的效率和減小開關(guān)管的開關(guān)干擾，是當(dāng)前開關(guān)電源研究的

2、必然趨勢。本文以ZVS軟開關(guān)為設(shè)計目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)全橋IGBT的零電壓開通和關(guān)斷，對ZVS軟開關(guān)實(shí)現(xiàn)原理進(jìn)行了深入的分析和討論，并在電源設(shè)計中實(shí)現(xiàn)了軟開關(guān)的設(shè)計目標(biāo)。
　　本文的主要研究內(nèi)容有以下幾點(diǎn)：
　　1.在參考了國內(nèi)外大量的直流穩(wěn)壓電源設(shè)計方案的基礎(chǔ)上，完成了核磁共振梯度功率放大器直流穩(wěn)壓電源的總體方案的設(shè)計，具體包括對逆變拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、硬開關(guān)與軟開關(guān)、ZVS與ZVZCS結(jié)構(gòu)、變換器控制策略、數(shù)字控制與模擬控制等方面的分析比較

3、。本文選定數(shù)字控制移相全橋軟開關(guān)電源系統(tǒng)作為課題的研究方案。
　　2.對數(shù)字控制移相全橋軟開關(guān)電源系統(tǒng)的工作原理進(jìn)行了詳細(xì)的分析，討論了電源系統(tǒng)的硬件電路各器件的參數(shù)設(shè)計和選取工作，包括一次整流濾波電路、主控制板、全橋逆變電路、高頻變壓器、二次整流濾波電路、反饋控制電路、保護(hù)電路等模塊的設(shè)計。完成了電源系統(tǒng)的軟件設(shè)計，包括主程序、移相PWM模塊、反饋信號采樣模塊和 PID調(diào)節(jié)模塊的編程與測試。為了增加系統(tǒng)的可靠性，本文從硬件和軟件

4、兩個方面討論了系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計。
　　3.運(yùn)用開關(guān)電源仿真軟件 Saber對電源系統(tǒng)的軟開關(guān)設(shè)計和系統(tǒng)的穩(wěn)定性進(jìn)行了仿真分析。對電源系統(tǒng)進(jìn)行了時域仿真分析，證實(shí)了全橋逆變器的超前橋臂和滯后橋臂均實(shí)現(xiàn)了軟開關(guān)。通過Saber軟件的環(huán)路掃描儀對電源系統(tǒng)完成了頻域仿真分析，得到了系統(tǒng)的波特圖，進(jìn)而驗(yàn)證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
　　4.制作完成了一套開關(guān)電源樣機(jī)，實(shí)驗(yàn)波形分析表明：本文設(shè)計的數(shù)字控制移相全橋軟開關(guān)電源系統(tǒng)的輸出功率、源效應(yīng)、