压电变压器在激光陀螺高压电源中应用研究

作     者：王勤俭 

作者单位：哈尔滨工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：赵辉

授予年度：2016年

学科分类：082604[工学-军事化学与烟火技术] 080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 0826[工学-兵器科学与技术] 

主      题：压电变压器 激光陀螺 高压电源 变频控制 稳流控制 

摘      要：本文以“高集成小型化激光陀螺电路技术基础研究项目为背景,主要研究激光陀螺高压电源小型化问题,选用压电变压器替代电磁变压器的技术方案,研制一套激光陀螺高压电源,并通过了工程测试和应用验证。高压电源小型化是制约整个激光陀螺电路高集成化、小型化的重要因素。本文通过研究发现压电变压器输出电压有随负载变化的特性,这些特性符合激光陀螺的氦-氖(He-Ne)环形激光器放电需求;压电变压器具有尺寸小,结构简单,不可燃,耐辐射,高可靠等优点,从而提出:使用压电变压器实现小型化激光陀螺高压电源的设计方案。本文围绕压电变压器制定了激光陀螺高压电源的总体方案,简要介绍了采用变频方式控制负高压产生电路自动切换启辉电压和维持电压的工作原理,详细阐述PWM控制器、桥式逆变器、压电变压器、整流滤波、电阻取样网络等组成的负高压产生电路设计方法,并配套设计了稳流控制电路和逻辑状态控制电路,研制了小型实用高压电源。经过室温和高、低温条件下实验测试,高压电源能可靠输出负2700V电压点燃激光陀螺实现放电,能稳定提供陀螺工作的负700V维持高压,单臂电流设定在0.6±0.005m A时,连接激光陀螺测得高压电源稳流精度为:单臂电流稳定度都优于1.135×10-3,双臂电流差稳定度都优于1.553×10-4,双臂电流差变化量最大为0.186u A,优于0.2u A要求。在相同负载(激光陀螺)条件下,测得零偏稳定性指标与电磁变压器高压电路相当。结果表明压电变压器能实现在激光陀螺高压电源中的应用,在高集成化、体积小型化、薄型化、低功耗、降低电磁干扰等技术方面具有显著的优势,在适应“高集成小型化激光陀螺电路方面有重要的现实意义。