【摘 要】
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X射线在医学诊断、军事国防等领域有着十分广泛的应用。高压直流电源作为人工产生X射线的核心部件,其性能决定了所产生X射线的质量。X射线高压电源向着高频化和高功率密度方向发展的同时,也带来了温升增大的严重问题,温度过高则对其内部元器件的稳定、可靠运行带来了致命影响。本文围绕X射线高压直流电源设计指标,开展了热设计与研究:（1）分析了低功耗全桥逆变LLC谐振软开关变换器的工作原理,完成了 X射线高压直流
【基金项目】
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国家重大科学仪器设备开发专项《X射线高压电源》（编号:2017 YFF0104403）；
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X射线在医学诊断、军事国防等领域有着十分广泛的应用。高压直流电源作为人工产生X射线的核心部件,其性能决定了所产生X射线的质量。X射线高压电源向着高频化和高功率密度方向发展的同时,也带来了温升增大的严重问题,温度过高则对其内部元器件的稳定、可靠运行带来了致命影响。本文围绕X射线高压直流电源设计指标,开展了热设计与研究:（1）分析了低功耗全桥逆变LLC谐振软开关变换器的工作原理,完成了 X射线高压直流电源主回路的具体设计,开展了倍压整流电路和LLC谐振网络的参数设计,应用AP法完成了高频变压器的电气设计;利用saber电路仿真软件验证了所设计的电源主回路的可行性,仿真结果显示,电源可以输出10.176kV的高压直流电压,与理论值相对误差为6%。（2）研究了非正弦激励下高频变压器磁芯损耗和利兹线绕组损耗计算方法,分析了全桥逆变用功率MOSFET、高频谐振元件、高压电容和高压二极管等元器件的损耗模型;结合各元器件在电路中的具体工况,完成了相应损耗的具体解析计算,明确了关键热源器件的构成。（3）建立了电源的热仿真模型,基于传热学原理分析了热源器件的传热路径和对应热阻;以正交试验法为基本优化方法,研究了翅片散热器几何参数、热源布局、风机参数等对其热阻的影响,对比研究了倍压整流电路不同工况下的热设计方案。通过热测试验证了 ANSYS Icepak热仿真的可行性,测试了风速等因素对翅片散热器热阻的影响;开展了整机热仿真实验,仿真实验结果显示:电源整机最大温升控制在了 49.27℃以内,电源各元器件均工作在额定温度范围内。
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