行波管电源系统设计

作     者：郭兰芳 

作者单位：成都理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：任家富;王艳梅

授予年度：2016年

学科分类：08[工学] 0826[工学-兵器科学与技术] 

主      题：行波管 高压电源 全桥软开关变换 STM32 

摘      要：行波管主要用于雷达、电子对抗设备、卫星通信等领域,是高科技武器研制的重要组成元件,而行波管工作时需要一套比较复杂的供电电源。供电电源的性能参数直接影响行波管的使用状态,而且不同型号行波管对供电模块的要求也不一样,使得行波管高压电源的开发成为一种定制电源,还未被商品化。目前行波管高压电源模块主要依赖进口,对于研制出电压可调的行波管高压电源非常具有研究意义,本课题来源于与国内某电源公司合作开发项目。本文的高压电源系统由四路相互独立的高压模块组成,降低了行波管各个供电模块之间的耦合性,不用根据行波管的供电模式来设计供电系统。本文以高频开关电源技术作为理论基础,以技术指标为切入点,确定了高压电源系统设计方案,并详细地阐述了设计过程,最后给出的测试结果均达到预期指标。主功率变换部分主要介绍了变压器磁芯结构选型和参数设计的详细计算过程,以及结合工程实际给出的实际设计参数,并给出相应的绝缘处理措施;高压电源模块的主变换器采用全桥软开关变换器,利用电路中的电容电感构成谐振,实现IGBT的零电压导通,主变换驱动模块提供了过流短路保护。辅助控制部分主要采用STM32和传统PWM芯片UCC3895结合的方式共同实现数字控制移相调压的目的。可通过LCD触摸屏进行输出电压设置,STM32读取相应数字控制量并发送至PWM芯片,使输出PWM信号并产生高压。将STM32输出的数字控制量作为基准信号与电压采样反馈信号相比较,通过UCC3895内部电路结构调节移相角大小,从而控制输出PWM占空比,实现数字调压稳压。另外STM32设计了信号检测电路用于STM32对整个电源的工作状态的监控,并设计了相关软件程序,当检测到输出过流、过欠压时,立即启动保护措施,断开PWM输出。在调试过程中通过反复的实验,对电路中部分参数进行调整,最终使得测试结果均达到预期指标,本文设计的行波管高压电源具有输出电压可调范围宽、稳压精度高、纹波小等特点。