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上引入第三級諧振電路形成的一種新型脈沖變壓器，其最大的特點在于負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2.77倍）。本文在國內(nèi)首次對基于三諧振脈沖變壓器的脈沖功率源進行了理論分析、工程設計和實驗研究，提出了該類脈沖功率源的設計方法，并研制出一臺基于三諧振脈沖變壓器的脈沖功率源。
　　首先，針對高變比空芯變壓器次級錐形繞組電壓分布不均可能導致絕緣擊穿的問題，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)定運行提供了理論依據(jù)。采用“場—路”結(jié)合的思想，建立了多匝數(shù)變壓器繞組電氣參數(shù)有限元簡化計算模型及等效多導體傳輸線(MTL)分析數(shù)學模型，運用有限元軟件ANSYS計算電氣參數(shù)有限元簡化計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。計算結(jié)果與實驗結(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算。在此基礎上，提

3、出了錐形繞組電壓分布改善措施并通過實驗得到驗證。
　　然后，從基本電路理論出發(fā)，對空芯變壓器及三諧振脈沖變壓器電路進行分析，得出了理想狀態(tài)下輸出電壓的表達式及三諧振脈沖變壓器電路參數(shù)與回路三個固有頻率的關(guān)系，并利用PSPICE軟件進行電路模擬，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，初級回路參數(shù)的影響都較大，在設計時要盡量減少初級回路電阻及初級回路雜散電感;對于三

4、諧振脈沖變壓器而言，因給定的負載電容為80pF，調(diào)諧電感的分布電容對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計方法——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上研制了一臺基于三諧振脈沖變壓器的脈沖功率源，進行了實驗研究。實驗結(jié)果表明，所研制的三諧