AC-AC高效能低压大电流脉冲编码电源设计

摘要

CSEM发射机作为海洋电磁勘探必备的仪器设备,输出频率幅值均可调的电流方波,通过电极发射出去,获得有效的电磁场来进行海底油气资源勘探。为了获得有效的物理数据,要求发射机具有高功率、大电流、高精度输出的同时具有体积小、效率高、纹波小、质量轻的特点。针对 CSEM发射机的研究,对我国深海探测领域具有重大意义。
　　本文分析了高功率大电流发射机的基本特征和研究现状,特别针对目前AC-DC-AC拓扑结构中所存在的问题进行研究,提出了一种新型高效能AC-AC拓扑结构的电磁发射机。
　　根据项目设计指标,分别采用AC-AC拓扑和AC-DC-AC拓扑结构进行发射机设计。完成功率回路的参数计算和器件选型。以此为基础,分别计算了两种拓扑结构的传输效率。计算结果表明,采用AC-AC拓扑结构的电磁发射机具有更高的传输效率。
　　针对AC-AC拓扑进行MATLAB仿真,整机仿真验证了方案的可行性。模块化的效率仿真证实了理论计算的正确性。仿真结果表明,采用AC-AC拓扑结构的电磁发射机方案可行,具有高效的传输效率。
　　完成AC-AC拓扑发射机的电气系统设计,包括功率主回路和控制电路。其中,功率主回路由不可控整流、H桥逆变、变压器降压、双 BUCK编码回路四部分组成。控制电路包括IGBT驱动板、MOSFET驱动板、主控板三部分。并且分析了功率器件在工程实际应用中存在的问题,提出了相关的解决办法。

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1 绪论

1.1研究背景及研究意义

1.2该领域的研究现状及国内外发展动态

1.3关键技术难点和本文创新点

1.4主要研究内容

2 低压大电流脉冲编码电源方案设计

2.1低压大电流脉冲编码电源一般拓扑结构

2.2新型高效电源设计方案

2.3国内外发射机与AC-AC发射机指标对比

3 新型高效能电源效率分析

3.1项目设计指标

3.2 AC-AC发射机效率计算

3.3传统电源效率计算

3.4两种拓扑结构效率对比

4 AC-AC脉冲编码电源的MATLAB仿真试验和验证

4.1功率主回路仿真模型参数设置

4.2控制系统模块

4.3系统仿真及波形分析

4.4功率主回路分模块效率仿真

4.5电源效率仿真值与理论计算值对比

5 整机电气系统设计

5.1系统结构

5.2功率主回路

5.3互感器选型

5.4 IGBT驱动板选型

5.5 MOSFET驱动板设计

5.6主控板设计

6 总结与展望

6.1总结

6.2展望

参考文献

致谢

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