基于三諧振脈沖變壓器的脈沖功率源研究.pdf

1、三諧振脈沖變壓器是在空芯變壓器的基礎(chǔ)上引入第三級(jí)諧振電路形成的一種新型脈沖變壓器，其最大的特點(diǎn)在于負(fù)載上的輸出電壓比空芯變壓器高壓繞組上的電壓大的多（理論上最大可達(dá)2.77倍）。本文在國(guó)內(nèi)首次對(duì)基于三諧振脈沖變壓器的脈沖功率源進(jìn)行了理論分析、工程設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)研究，提出了該類脈沖功率源的設(shè)計(jì)方法，并研制出一臺(tái)基于三諧振脈沖變壓器的脈沖功率源。
　　首先，針對(duì)高變比空芯變壓器次級(jí)錐形繞組電壓分布不均可能導(dǎo)致絕緣擊穿的問題，研究了錐形繞組

2、的電壓分布特性，為高變比空芯變壓器及三諧振脈沖變壓器的穩(wěn)定運(yùn)行提供了理論依據(jù)。采用“場(chǎng)—路”結(jié)合的思想，建立了多匝數(shù)變壓器繞組電氣參數(shù)有限元簡(jiǎn)化計(jì)算模型及等效多導(dǎo)體傳輸線(MTL)分析數(shù)學(xué)模型，運(yùn)用有限元軟件ANSYS計(jì)算電氣參數(shù)有限元簡(jiǎn)化計(jì)算模型中的電路參數(shù)，然后將參數(shù)代入MTL模型求解從而得到錐形繞組的電壓分布特性。計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本吻合，因此MTL模型可用于脈沖變壓器錐形繞組沖擊電壓分布特性的理論分析和模擬計(jì)算。在此基礎(chǔ)上，提

3、出了錐形繞組電壓分布改善措施并通過實(shí)驗(yàn)得到驗(yàn)證。
　　然后，從基本電路理論出發(fā)，對(duì)空芯變壓器及三諧振脈沖變壓器電路進(jìn)行分析，得出了理想狀態(tài)下輸出電壓的表達(dá)式及三諧振脈沖變壓器電路參數(shù)與回路三個(gè)固有頻率的關(guān)系，并利用PSPICE軟件進(jìn)行電路模擬，分析了變壓器參數(shù)、雜散參數(shù)及分布參數(shù)對(duì)變壓器性能的影響。分析結(jié)果表明，不論是空芯變壓器還是三諧振脈沖變壓器，初級(jí)回路參數(shù)的影響都較大，在設(shè)計(jì)時(shí)要盡量減少初級(jí)回路電阻及初級(jí)回路雜散電感;對(duì)于三

4、諧振脈沖變壓器而言，因給定的負(fù)載電容為80pF，調(diào)諧電感的分布電容對(duì)三諧振脈沖變壓器輸出電壓的影響很大，因此要盡量減小調(diào)諧電感的分布電容，此外，通過調(diào)節(jié)調(diào)諧電容和調(diào)諧電感的大小，可以調(diào)節(jié)三諧振脈沖變壓器的輸出狀態(tài)。
　　根據(jù)理論分析及電路模擬的結(jié)果，提出了適用于三諧振脈沖變壓器的設(shè)計(jì)方法——迭代模擬法，并采用迭代模擬的方法在研制的空芯變壓器基礎(chǔ)上研制了一臺(tái)基于三諧振脈沖變壓器的脈沖功率源，進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，所研制的三諧