大功率射频激光电源屏极与栅极电路研究-光学工程专业论文.docx

独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究 成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体 已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以 明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名： 日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保 留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本 人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索， 可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 本论文属于 必威体育官网网址□， 在 年解密后适用本授权书。 不必威体育官网网址□。 （请在以上方框内打“√”） 学位论文作者签名： 指导教师签名： 日期： 年 月 日 日期： 年 月 日 摘 要 大功率射频板条 CO2 激光器是激光切割和焊接的主力光源，其核心技术主要包括 电极技术、光腔技术、匹配技术以及电源技术。本论文以 30kW 自激式电子管射频激 光电源为研究对象，主要研究内容如下： (1) 分析射频电源的屏极高压电路的原理。屏极高压电路主要包括低压线性滤波 器、升压电路、软启动电路、整流电路。三相电经过线性滤波器之后经过高压升压变 压器变为交流高压，在高压启动过程中需要添加软启动电路，防止高压瞬间启动对电 子管造成伤害。脉动交流高压经过整流硅堆之后变为直流高压，直流高压通过滤波电 容之后加载到电子管的屏极。 (2) 设计高压检测电路。高压检测电路能实时的检测电源中高压的电压电流数值， 当出现电流异常情况时，电路发出报警信号，同时切断回路电源，防止意外情况产生。 设计的高压电流电压检测报警电路已稳定运行于射频板条激光器电源。 (3) 对栅极放大电路和检测电路进行调试研究，对实验结果进行分析和处理，提出 了电源系统存在的不足之处以及需要改进的地方。 (4) 设计栅极 PWM 脉冲发生器电路。PWM 脉冲发生器产生占空比可调的 PWM 方 波，同时可与 PLC 进行通讯，通过 PLC 可控制 PWM 的频率和占空比，从而达到控制 激光器功率的目的。 本论文为高功率、高光束质量 CO2 气体激光器研究的重要组成部分，设计的电路 在激光电源上稳定运行，对高功率、高光束质量 CO2 气体激光器具有重大的应用价值。 关键词：射频板条 CO2 激光器 30kW 自激式电源 高压检测 栅极电路 脉冲发生器 Abstract High-power RF slab CO2 laser is main source in gas laser cutting and welding field. The key technology of the slab laser includes slab structure, optical cavity, power supply, and matching techniques. The thesis mainly focused on 30kW self-excited RF power supply, the main research contents are followed. The anode high-voltage circuit of RF power supply was analyzed. Filtering circuit, boosting circuit, soft-start circuit and rectifying circuit were contained in the circuit. The three-phase power was send into the liner filter, the transformer could change it into AC high voltage, during the transforming the tube need to be protected ,so the soft-start circuit was choose to control the starting of the high voltage. The AC high voltage was sent to the rectifying circuit, and the DC high voltage was put out. The DC high voltage was passed through filtering circuit, and high-frequency harmonics could be fil