控制仪电路设计论文提纲

论文题目：正负高压电源系统控制及其保护电路的设计

摘要：随着国家的不断强大,安全问题显得尤为重要,因此我国在各个领域中增加了安全检测,并且要求加快检测速度、降低检测成本。这时X射线检测技术受到了人们的青睐。作为X射线的产生装置,高压电源正朝着高频化、高稳定性、小体积化以及强抗干扰等方面发展。高压电源相应地出现了效率降低以及保护力度不够的问题,为了保证高压电源的稳定性和安全性,研究者对高压电源的控制和保护问题进行研究。论文介绍了高压电源的现状及发展趋势,并对高压电源的控制技术与保护技术等进行了研究与分析,在此基础上设计了一款适用于X射线检测装置的正负高压电源系统控制与其保护电路,本文设计的内容包括高压电源主电路、控制电路和保护电路,其中控制电路和保护电路是设计的重点。高压电源主电路的设计主要是针对电压的逆变升压以及滤波整流等方面,其中倍压整流电路选择双路倍压整流电路,降低单路的倍压整流电路承担的过大功率。控制系统主要由可调直流稳压输出电路和PI控制电路组成。其中三端稳压模块LM7809和可调电阻是可调直流输出电路的核心器件,实现电压可调的功能。PI控制电路选用LM358模块,利用其运放器组成比例积分调节电路,保障高压值和束流值的稳定输出。同时,在控制电路中加入由S8050等元件组成的慢启动电路,减慢PI电路的调节速度。保护电路主要由12V辅助电源、电压比较器、可控硅以及固态继电器组成,实现过压、过流、欠压、欠流保护以及束流采样保护的功能。为了确定电路中元件的参数,并验证正负高压电源系统控制与其保护电路的可行性,使用MATLAB进行仿真设计。在满足可行性的情况下,进行实验调试,检验电源系统的稳定性和安全性。经过多次实验调试,本文设计的高压电源系统,达到管电压0～±225k V、管电流0～10m A的要求,实现了过压、过流、欠压、欠流以及束流采样保护的功能。该电源系统控制与保护电路具有结构简单,稳定性高,安全性好的特点,适用于X射线检测装置。

关键词：正负高压电源;控制电路;PI调节;保护电路;仿真实验

学科专业：粒子物理与原子核物理

中文摘要

Abstract

第一章 引言

一、研究背景及意义

(一)高压电源的概述

(二)高压电源控制技术

(三)高压电源保护技术

(四)研究目的与意义

二、研究工作及主要内容

(一)研究工作

(二)论文主要内容

第二章 正负高压电源系统电路的选择与设计

一、整体设计方案

二、正负高压电源整体设计

(一)逆变电路

(二)高频变压器

(三)倍压整流电路

1.倍压整流电路

2.正负双路倍压整流电路

三、灯丝电源结构

四、正负高压电源系统电路的仿真设计

五、本章小结

第三章 正负高压电源控制电路的设计

一、控制电路的整体设计

(一)正高压采样控制电路

1.正高压采样控制电路整体结构

2.正高压采样控制电路的工作原理

3.正高压采样控制电路的仿真设计

(二)负高压采样控制电路

1.负高压采样控制电路整体结构

2.负高压采样控制电路的工作原理

3.负高压采样控制电路的仿真设计

(三)束流采样控制电路

1.束流采样控制电路整体结构

2.束流采样控制电路的工作原理

3.束流采样控制电路的仿真设计

二、控制电路的硬件介绍

(一)可调直流稳压输出电路

1.三端稳压模块

2.慢启动模块

(二)滤波电路

(三)电压跟随电路

(四)电压转换电路

(五)PI控制

三、本章小结

第四章 正负高压电源保护电路的设计

一、正负高压电源保护电路的设计

(一)过压过流保护电路设计

1.过压过流保护电路整体结构

2.过压过流保护电路工作原理

3.过压过流保护电路关键元件介绍

4.过压过流保护电路仿真设计

(二)欠压欠流保护电路设计

1.欠压欠流保护电路整体结构

2.欠压欠流保护电路工作原理

3.欠压欠流保护电路关键元件介绍

4.欠压欠流保护电路仿真设计

(三)束流采样保护电路的设计

1.束流采样保护电路原理图

2.束流采样保护电路工作原理

3.束流采样保护电路关键元件介绍

4.束流采样保护电路仿真设计

二、保护电路组成的硬件介绍

(一)电压比较器

(二)可控硅(BT169D)

三、本章小结

第五章 实验与检测

一、高压电源控制电路测试

(一)闭环测试

(二)稳定度测试

二、正负高压电源保护电路测试

(一)过压过流保护电路测试

(二)欠压欠流保护电路检测

(三)束流采样保护电路检测

三、本章小结

总结与展望

参考文献

致谢