随着现代实验研究不断的深入和科学的不断发展，科学家对强磁场环境的要求也越来越高，从而对脉冲强磁场的建设也提出了更高的要求。在欧美以及日本等发达国家已经较早建立了强磁场实验室，主要有美国国家强磁场国家实验室、法国国家强磁场实验室、德国德累斯顿强磁场实验室、荷兰莱米根强磁场实验室以及日本东京大学强磁场实验室。我国强磁场领域起步较晚，近年来，华中科技大学脉冲强磁场中心开展了大量 关于脉冲强磁场的研究工作。基于电光效应，在电场或电压的作用下透过某些物质的光会发生双折射。珠海磁通门电压传感器基于以上对移相全桥原理上的分析，本章就主电路的前端整流滤波电路、移相全桥逆变环节、输出端整流电路和滤波电路进行参...

PWM波可以由DSP芯片内部的事件管理器EVA或EVB产生，在DSP内部，事件管理器EVA和EVB是完全相同的两个模块。它们都有3个比较单元，每一个比较单元都可以产生一对互补的PWM波，一共可以提供6路PWM波。在此选用其中的4路来驱动逆变桥上的开关管。4路PWM波中选用一路作为基准，将比较寄存器设置为增减模式，在下溢中断和周期中断的时候分别重置比较寄存器的值，并且所重置的这两个数值之和为比较寄存器的周期值。设置好PWM波输出的其他必须配置就可以产生一对互补的PWM波作为超前桥臂上的驱动。下面主要问题是如何产生另一对具有相位差的互补的PWM波。基于对DSP的研究，在此采用全比较单元的直接移相脉...

PID调节器是人们在工程实践中摸索出来的一种实用性强并且控制原理简单的校正装置。1）比例项P**当前信息，调节后的输出与输入信号呈比例关系，偏差一旦产生，控制器立即作用减少偏差。比例系数增大系统灵敏度增加，系统振荡增强，大于某限定值时系统会变的不稳定。当*有比例控制时系统存在稳态误差；2）积分I控制输出与输入信号的累计误差呈正比，积分项可以消除稳态误差，提高系统的无差度，改善系统的静态性能。积分作用的强弱取决于积分时间常数TI，其值越大积分作用越弱。积分作用太强也会导致系统不稳定。3）微分D控制中，控制器的输出与输入信号的微分呈正比，反应信号的变化趋势。并能再偏差信号变得太大之前，在系统中引入...

输出滤波电感参数计算：在移相全桥变换器中，原边的交流方波经过高频变压器和全桥整流后，得到的是高频直流方波，方波的频率是原边开关频率的2倍。一般来说，为了减小输出电流的脉动值，是希望滤波电感的值越大越好。但是电感值过大意味着电感的体积和重量增大，并且整个变换器的动态响应速度会变慢。在工程计算中，一般取输出滤波电感电流的比较大脉动值为输出电流的20%。通过滤波电感的电流为 60A，电流时单向流动的，具有较大的直流分量并叠加有 一个较小的频率为2fs 的交变分量，所以电感磁芯的比较大工作磁密可以取到较高值。 由于滤波电感上电流主要为直流分量，集肤效应影响不是很大，因此可以选用线径 较大的导线或厚度较...

采用双电源供电，为M57962芯片搭建比较简单的外围电路后，正负驱动电压为+15V和-9V，可以使IGBT可靠通断。并且M57962内部集成了短路和过电流保护，内部保护电路监测IGBT的饱和压降来判断是否过流，当出现短路或过流时，M57962将***驱动信号实施对IGBT的关断，同时输出故障信号。如图为驱动芯片M57962的驱动效果，将输入的高电平为5V、低电平为0V的电压信号放大为高电平为15V，低电平为-9V的驱动信号。-9V的低电平确保了IGBT可靠关断。但其体积大，频带较窄，一般只能用于工频或其它额定频率测量，并且具有谐振和输出不能短路等问题。成都电压传感器价钱脉冲发电机电源是由原动机...

在电路的控制环节，设计了硬件控制电路并编写了相应的控制程序。硬件电路基于DSP控制芯片，主要由电源模块、采样及A/D转换模块、DSP控制模块、PWM输出模块、驱动电路模块构成。在程序方面，本文着重对移相脉波产生的方式、PID反馈控制的策略进行了研究，同时也完成了信号采集、模数转换、保护控制等模块的程序编写和调试。然后按照补偿电源的参数要 求，选择了基于 TMS320F2812（DSP）的移相全桥变换电路作为补偿电源的拓扑结 构。讨 论了长脉冲高稳定磁场的研究意义、发展现状和现今的难点，基于存在的问题提出 了对强磁场电源系统的优化， 提出了补偿电源的方案。电压传感器是一种用于计算和监测对象中电压...

数字控制电路的软件主要包括主程序、各个模块初始化程序、周期中断服务子程序、下溢中断服务子程序、AD中断服务子程序、PID调节子程序等几大部分组成。主程序的主要任务是系统自检，系统初始化，然后循环执行主程序等待中断。初始化是对程序中用到的常量、变量进行有意义的赋值，以及对PWM输出口和DSP数字I/O口设置，中断寄存器的赋值、定时器的赋值、事件管理器中相关寄存器的赋值以及A/D模块中寄存器的赋值也是初始化程序需要完成的任务。为了保证主电路的安全，在初始化完成前，所有的定时器都被禁止，PWM输出比较器也未被使能，PWM对应的输出为高阻态。ADC模块初始化是对A/D采样的模式，采样的通道、转换的方式...

首先滞后桥臂上开关管零电压开通时，只有谐振电感提供换流的能量。谐振电感储能必须大于滞后桥臂上谐振电容储能加上变压器原边寄生电容储能，在实际当中， 变压器的原边匝数较少， 且原边大都用多股漆包线并绕。同时在滞后桥臂上开关管开通时，原边电流近似为恒定，须在开关管触发导通前谐振电容完成充放电。现在死区时间取为1.2us，结合滞后桥臂上开关管工况，谐振电感不仅为谐振电容提供充放电的能量，还向电源反馈能量，故电流ip小于超前桥臂上开关管开通时对应的电流，计算可得：Ip(lag)==10.6μH。结合谐振电感的参数协调确定谐振电容的值为10μH。第一种是**简单的方法，即向由传感器和参考电阻组成的电阻分压...

控制电路的软件设计实则是控制方案的具体实施，其中包含了很多模块的程序编写，比如DSP的各个单元基本功能的实现、AD的控制、数据的计算处理等。在此只简述DSP对AD的控制、DSP输出PWM波移相产生的方式以及控制系统PID闭环的实施方案。对于任何一个数字控制电路来说，要实现对被控对象的实时的、带反馈的控制则必须要实时监测和采集被控对象的状态值。AD模块是被控对象状态值采集的必要环节，实现数据的准确采集就必须要实现对AD的准确控制。本试验中选用的AD的芯片是MAX125。传感器是能够感知或识别特定类型的电信号或光信号并对其作出反应的装置。珠海粒子加速器电压传感器价钱首先滞后桥臂上开关管零电压开通时...

在对磁体做放电实验时，如果**依靠电力电子变换器为磁体提供极大的脉冲式电能则对该电力电子装置的容量要求特别高，这样增加了建设成本。于是本项目以实验室已有的对磁体放电的电源系统为基础，再利用电力电子装置作为补偿系统，将原有电源系统的精度提高到我们需求的水平。目前采用了高压储能电容器电源和脉冲发电机电源作为磁体供电的主要系统。高压储能电容器组通过充电机对其充电储存能量，需要对磁体放电时打开放电开关，电容器组将储存的能量释放给磁体。电容器组放电效率高，结构简单、控制简单、安全性好。目前的滤波装置级数低，滤波效果较差，输出端 可以采用LCCL三阶滤波器。南京磁通门电压传感器供应商由移相全桥电路的拓扑结...

控制电路的软件设计实则是控制方案的具体实施，其中包含了很多模块的程序编写，比如DSP的各个单元基本功能的实现、AD的控制、数据的计算处理等。在此只简述DSP对AD的控制、DSP输出PWM波移相产生的方式以及控制系统PID闭环的实施方案。对于任何一个数字控制电路来说，要实现对被控对象的实时的、带反馈的控制则必须要实时监测和采集被控对象的状态值。AD模块是被控对象状态值采集的必要环节，实现数据的准确采集就必须要实现对AD的准确控制。本试验中选用的AD的芯片是MAX125。对于电容器，电容和阻抗(电容电抗)总是成反比的。无锡磁通门电压传感器代理价钱1）额定电压：根据前面的计算，电网取电输入整流后直流...

基于移相全桥的工作原理，变压器副边占空比的丢失是其固有的特性。副边占空比丢失是指变压器副边的占空比比原边的占空比小。不同于其他全桥的桥臂开关管的导通过程，移相全桥的对称桥臂上的开关管导通和关断过程始终是不同步的，并且在实际的调整输出的大小就是通过调整不同步的程度。只要存在不同步，则变压器副边输出电压就会在不同步的时段内变为零，从占空比的角度来说是变压器副边占空比的丢失，并且原边不同步的程度直接影响变压器副边占空比的丢失程度。有两种主要类型的电压传感器: 电容式电压传感器和电阻式电压传感器。南京新能源汽车电压传感器单价微分时间常数一般先取值为0，当系统的控制效果不够好的时候，可以跟设定比例积分常...

磁现象是物理界中**为基本的现象之一，人们发现，在磁场中，原子、分子的电子态能量和磁矩都发生了变化，于是在科学研究中，很多的实验都将磁场环境作为实验的研究背景，磁场也成为了许多科学研究的基本工具。在以强磁场为实验环境的研究领域，人们已经取得了众多重大的科研成果，强磁场在现代科学研究中占有越来越重要的位置。作为一种极端的科学研究条件，强磁场在高温超导体、材料学、原子分子研究、化学以及生命科学等领域的研究都提供了极端的研究环境。除了科学研究领域，强磁场在工业工程领域也发挥着重要作用。因此对强磁场的研究无论是对于我们探索自然奥秘，还是促进人类文明进步都有极其重要的意义。差和高的耐压值，另外，高压侧与...

数字控制电路的软件主要包括主程序、各个模块初始化程序、周期中断服务子程序、下溢中断服务子程序、AD中断服务子程序、PID调节子程序等几大部分组成。主程序的主要任务是系统自检，系统初始化，然后循环执行主程序等待中断。初始化是对程序中用到的常量、变量进行有意义的赋值，以及对PWM输出口和DSP数字I/O口设置，中断寄存器的赋值、定时器的赋值、事件管理器中相关寄存器的赋值以及A/D模块中寄存器的赋值也是初始化程序需要完成的任务。为了保证主电路的安全，在初始化完成前，所有的定时器都被禁止，PWM输出比较器也未被使能，PWM对应的输出为高阻态。ADC模块初始化是对A/D采样的模式，采样的通道、转换的方式...

根据实际工作过程分析，超前桥臂上开关管开通过程中，原边电路保持向负载端输送能量，则负载端滤波电感等效于和原边谐振电感串联，这样对超前桥臂上两个谐振电容充放电的能量由原边谐振电感和负载端滤波电感共同提供，这样能量关系式很容易满足[6]。时间关系式只需要适当增大死区时间即可，超前桥臂上开关管的零电压开通很容易实现。滞后桥臂上开关管开通过程中，桥臂上谐振电容的充放电能量**来自于谐振电感，并且在此过程中电源相当于是负载吸收谐振电感中的储能，电流处于减小的状态，从而滞后桥臂上开关管的零电压开通实现难度增大。霍尔电压传感器体积小、线性度好、响应时间短，但测试带宽窄，测量精度不高。北京功率分析仪电压传感器...

整个电路的控制**终都归结于对PWM波的控制，对于移相全桥电路来说，**根本的问题也归结于如何产生可以自由控制相位差的PWM脉冲。DSP产生脉冲一般是由事件管理器的PWM口和DSP模块中的数字I/O口实现。由于在移相控制中，四路PWM波要么互补要么有对应一定角度的相位差关系，其中PWM波互补的问题很好解决，但为了方便的控制移相角的大小，须得选用四路有耦合关系的PWM输出口，以减小程序编写的复杂性和避免搭建复杂的外围电路。根据移相全桥的控制策略，四路PWM波须得满足：1）同一桥臂上两波形形成带有死区时间的互补；2）对角桥臂上的驱动波有一个可调的移相角度，移相角的大小与一个固定的参数直接相关以便于...

从持续时间的角度上分类，强磁场可以分为脉冲强磁场和稳态强磁场。脉冲强磁场可以产生很高的磁场，能为一些科学实验提供所需要的磁场环境。但磁场持续的时间短，且磁场的强度在短时刻内是脉冲尖峰状态。稳态强磁场是持续时间相对较长的磁场，并且磁场的强度时保持相对稳定的状态，但目前的技术条件场强无法做到很高，稳态磁场强度的建设投资大、需求的电源容量大、冷却系统大并且维护成本高。为了一些同时对磁场强度和稳定度都有很高要求的科学实验，我们就需要提供**度、高稳定度的磁场环境，于是结合到上述两种磁场产生的特点，科学家们提出了脉冲平顶磁场。这种磁场在满足磁场强度高的条件下兼顾磁场的稳定性。另外，脉冲平顶磁场可以降低测...

第二阶段的仿真是在***次仿真的基础上，加入了高频变压器以及负载部分。第二阶段仿真时针对整个电路的仿真，主要目的是对控制方案给以理论研究。闭环反馈控制中采用典型的PID控制模式，仿真过程通过对PID参数的调试加深对控制方案的理解，以便在后续主电路调试过程中能更有目的性的调试参数。主要针对输出滤波电路的参数、PID闭环参数的设置以及移相控制电路的设计进行研究。仿真电路中输出电压设定值为60V，采样值和设定值作差，偏差量经过PID环节反馈至移相控制电路。移相电路基于DQ触发器，同一桥臂上PWM驱动脉波设置了死区时间，两个DQ触发器输出四路PWM波分别驱动桥臂上四个开关管。方向相反，从而在磁芯中保持...

A/D模块无疑是将我们采集到的模拟信号转换成DSP模块可以识别和处理的数字信号，市场上可选用的A/D芯片种类很多。我们选用芯片须得根据工程实际。选用 A/D 芯片我们重点关注如下几点： 1）精 度（对应 AD 的分辨率），如果工程中对信号的精度要求很高，则必须选用分辨率很 高的 AD，即位数较多的 AD，例如 16 位 AD 对应的分辨率为0.015 10 3 。前面提及过DSP芯片本身带有内部AD，但由于其为12位AD（对应分辨率为0.224103），精度达不到本实验要求；2）输入信号类型，输入信号型号指采集到的信号是单端信号还是差分信号，是单极性信号还是双极性信号；3）AD转换速...

整个控制板由五个模块构成：电源模块、采样及A/D转换模块、DSP控制模块、PWM输出模块、驱动电路模块。数字控制电路中任何一个芯片的工作都离不开电源，其中DSP芯片和A/D芯片对电源的要求很高，电源发生过电压、欠电压、功率不够或电压波动等都可能导致芯片不能正常工作甚至损坏。对于任何一个PCB板，电源模块设计的好坏都直接影响着整个控制板工作的稳定。在设计电源模块的时候，不仅要为整个控制板提供其所需要的所有幅值的电压，还要保证每一个幅值的电压值稳定、纹波小，必要时须电气隔离，并且电源模块须功率足够。当交流电压通过这些极板时，由于电子通过对面极板电压的吸引或排斥作用，电流将开始通过。苏州大量程电压传...

微分时间常数一般先取值为0，当系统的控制效果不够好的时候，可以跟设定比例积分常数和积分时间常数的方法一样，***选定最大值的0.3倍左右。PID环节的参数设定完成后，将参数代入程序内部，根据实际实验的数据进行联调。如图4-10所示为PID子程序执行流程的框图，将系统设定的信号和采集到的信号作差得到偏差值，利用得到的偏差值根据上述比例、积分和微分三个环节的计算得到移相角，输出给驱动模块控制开关管。然后将本次计算得到的偏差值作为下一次PID计算的偏差值的初值，等待中断然后循环进行PID的计算，实时调节输出电压。在这里，我们将高阻抗的传感元件插入到一个串联的电容耦合电路中。霍尔电压传感器询问报价强磁...

现假设PWM1和PWM2均设置为高电平有效，下溢中断发生时，赋值CMPR1=0，CMPR1=a。下溢中断子程序结束后返回主程序，计数寄存器T1CNT从0开始计数，由于CMPR1=0，发生比较中断，PWM1从低电平变为高电平。计数寄存器T1CNT继续增加至a时，PWM2从低电平变为高电平。由此，PWM2和PWM1之间的移相角δ为，所以改变移相角度实际上改变CMPR2的赋值a。20MHz对应50ns。选择开关频率为20KHz,对应的定时器T1设为连续增减计数模式，则T1的周期寄存器的值500.比较大移相角为180度，对应的数字延迟量Td为500，可得移相精度180/500=0.36。它可以测量交流...

由移相全桥电路的拓扑结构图可以看到，四个桥臂上每个开关管都并联有谐振电容，谐振电容的存在可以实现开关管的零电压关断。所以我们只需要关心开关管的零电压开通，要实现开关管的零电压开通，必须在开关管触发开通前，有足够的能量中和掉谐振电容上的电荷，并且要完成该开关管同一桥臂上另一开关管谐振电容的充电，同时还要有能量去抽走变压器原边寄生电容中储存的能量。超前桥臂上两个开关管工作状态是相同的，**是开通关断时间的存在先后， 可以选取其中的T2 管分析。 T2 管触发开通的前一个状态，满足零电压 开通则须在触发开通时与T2 并联的续流二极管D2 已处于导通状态，这就要求此时谐 振电容C2 已经放电完成。LC...

输出滤波电感参数计算：在移相全桥变换器中，原边的交流方波经过高频变压器和全桥整流后，得到的是高频直流方波，方波的频率是原边开关频率的2倍。一般来说，为了减小输出电流的脉动值，是希望滤波电感的值越大越好。但是电感值过大意味着电感的体积和重量增大，并且整个变换器的动态响应速度会变慢。在工程计算中，一般取输出滤波电感电流的比较大脉动值为输出电流的20%。通过滤波电感的电流为 60A，电流时单向流动的，具有较大的直流分量并叠加有 一个较小的频率为2fs 的交变分量，所以电感磁芯的比较大工作磁密可以取到较高值。 由于滤波电感上电流主要为直流分量，集肤效应影响不是很大，因此可以选用线径 较大的导线或厚度较...

在实际的系统中，考虑到变压器有原边漏感的存在，实际选用的谐振电感值比计算的谐振电感值要小，工程调试中可以以计算得到的谐振电感值为基准，将谐振电感设计为可调电感，根据电路的实际情况调动谐振电感值来配合谐振电容完成零开通。本电路的仿真分为两个阶段，第一阶段仿真不纳入全桥变换器变压器的副边，末端的负载用一个等效至原边的电阻代替。此阶段仿真主要是为了实现超前桥臂和滞后桥臂的所有开关管的软开关，并且通过仿真的手段观察开关管实现软开关与电路中哪些参数关系**紧密，以及探讨实现软开关的临界条件。通过观测各个开关管承受电压、流通电流和驱动信号之间的关系，加强对移相全桥电路的理解，为后续的参数设置和电路调试提供...

磁体的电源系统已有电容器电源和脉冲发电机电源组成，为了进一步减小脉冲平顶磁场的纹波，我们对磁体的电源系统加以改进，基于电容器电源和脉冲发电机电源，再辅助以基于移相全桥直流变换器的补偿电源，**终得到高精度高稳定度的可控脉冲电源。三组电源系统一起向磁体供电。相对于电容器电源和脉冲发电机电源，移相全桥补偿电源容量小、开关工作频率高，谐波频率高，系统反应快速。磁体的三个电源系统**工作，分别向磁体供电，所以本课题主要研究移相全桥补偿电源部分。电容器电源和脉冲发电机电源作为电源系统的主体部分，他们已为磁体提供了大电流。该补偿线圈产生的磁通与原边电流产生的磁通大小相等。杭州粒子加速器电压传感器价钱现假设...

A/D模块无疑是将我们采集到的模拟信号转换成DSP模块可以识别和处理的数字信号，市场上可选用的A/D芯片种类很多。我们选用芯片须得根据工程实际。选用 A/D 芯片我们重点关注如下几点： 1）精 度（对应 AD 的分辨率），如果工程中对信号的精度要求很高，则必须选用分辨率很 高的 AD，即位数较多的 AD，例如 16 位 AD 对应的分辨率为0.015 10 3 。前面提及过DSP芯片本身带有内部AD，但由于其为12位AD（对应分辨率为0.224103），精度达不到本实验要求；2）输入信号类型，输入信号型号指采集到的信号是单端信号还是差分信号，是单极性信号还是双极性信号；3）AD转换速...

谐振电感是为谐振电容提供足够的充放电能量，实现滞后桥臂的零电压开通。谐振电感的参数选择对整个电路的软开关都很重要。为了满足能量的要求是希望谐振电感值越大越好，并且大电感可以有效抑制电流的急剧变化，防止振荡，消除尖刺峰值。但是电感值过大会导致更大的占空比丢失，降低了整个装置的效率，并且电感过大，对应阻抗值很大，会导致系统反应慢[19]。相反的，如果电感值偏小，则可能不能为谐振电容提供足够的能量，无法满足软开关，并且桥臂上的上涌和下冲的尖峰电流的影响会变得明显，可能引起正负周期工作状态不对称，增大了开关损耗，使功率开关管温升明显容易引起开关管炸毁。当交流电压通过这些极板时，由于电子通过对面极板电压...

削去原有电源系统纹波的补偿方案有三种：注入、吸收、少则注入多则吸收。是单方向的向磁体注入电流，填补纹波，将整体的电流修正到纹波很低的水平。从磁体中吸收电流，是削波的方式将纹波中和得到纹波更小的电流。前两种方案的综合，将高于设定值得电流吸收、低于设定值的电流则进行补偿，电流的供应室双向的，即积存在注入也存在吸收。由于磁体电源系统中三套电源是各自**向磁体供电的，所以补偿电源系统的设计业可以**进行。由上述补偿方案可见，补偿电源只需要补偿原供电系统中纹波部分，所以补偿电源容量较小，可以直接从电网中取电进行AC/DC变换。补偿电路原理图如图2-3所示B1为三相工频整流桥，C0为储能电容器，B2为IG...

在实际的系统中，考虑到变压器有原边漏感的存在，实际选用的谐振电感值比计算的谐振电感值要小，工程调试中可以以计算得到的谐振电感值为基准，将谐振电感设计为可调电感，根据电路的实际情况调动谐振电感值来配合谐振电容完成零开通。本电路的仿真分为两个阶段，第一阶段仿真不纳入全桥变换器变压器的副边，末端的负载用一个等效至原边的电阻代替。此阶段仿真主要是为了实现超前桥臂和滞后桥臂的所有开关管的软开关，并且通过仿真的手段观察开关管实现软开关与电路中哪些参数关系**紧密，以及探讨实现软开关的临界条件。通过观测各个开关管承受电压、流通电流和驱动信号之间的关系，加强对移相全桥电路的理解，为后续的参数设置和电路调试提供...