1. 研究目的与意义及国内外研究现状

磁共振耦合无线电能传输技术是当前电能传输领域的前沿课题，该技术通过高频磁共振耦合实现电能传输，高频磁场是其实现电能无线传输的媒介，大功率高压电源是该传输系统的能量来源。在无线电能传输技术的研究过程中，我们需要使用一个可调的大功率高压电源提供能量，用来试验各种能量输出情况下的输电效率和距离；同时这也是一个稳定的能量源，用以生产和广泛使用。本课题就是为高频磁共振提供大功率的高压电源，在传统的大功率高压电源设计的基础上，研究了一套数字化程控系统：使用mcu将电源系统中的需要监控的模拟量转化为数字量，通过数字滤波和算法，对电源系统进行数字化监控与管理；同时研发了基于labview的上位机监控和管理软件，将电源通过总线组网，实现多台电源的实时监控。

国内外研究现状

目前，高压开关电源技术发展迅速，但相比于低压开关电源还有许多急需解决的问题。我国从上世纪 80 年代初期才开始对高频高压电源的系统研究，经过近三十多年的努力，目前已经取得了一定的进展，相关产品相继问世。但不可否认的是，目前市面上的高压直流电源大多还属于线性电源的范畴，此类电源一般体积庞大，功率损耗较高，精度也比较低。国内市场上已经出现了几款自主研发的高压开关电源，但价格偏高，应用过于局限。我们国家的技术水平尚处于初级阶段，离全面掌握核心技术还有很长的路要走。相比而言，发达国家的电源产业较之我国来说，技术成熟，远远领先于我国。无论在在电源产品的质量、智能化水平还是应用领域都引领者高压开关电源的发展方向。

进入本世纪后，随着新型半导体不断涌现以及制造工艺的不断改进，开关器件有了长足的发展，使之与新的开关电源理论和技术相结合，将为高压开关电源的发展提供强大的后盾。高压开关电源的发展方向主要有以下几个方面：

1）高电压

2. 研究的基本内容

本课题将传统的大功率高压电源进行改进，结合嵌入式测控系统和虚拟仪器技术，从硬件和软件两方面进行数字化电源的研究：

具体研究内容如下：

（1）设计制作0~1000v连续可调的高压电源，最大输出功率为5kw；

3. 实施方案、进度安排及预期效果

一、课题实行方案

图1数字化程控大功率高压电源总体方案

图1所示是本课题的简单系统框图，整体设计也是从这些模块分别着手进行。

电源模块中，串联谐振逆变回路是整个模块的核心，通过压控振荡器产生的PFM脉冲，控制开光管启闭，从而达到0~1000V电压连续可调的目的；在传统的本控模式下，通过高压取样电路，把输出电压按一定比例转换为低压信号，反馈给压控振荡器，动态调节振荡器输出的脉冲频率。

图2单片机监控回路

单片机监控回路框架如图2所示。高压取样电路得到的低压信号传入单片机的ADC，经过一系列的数字滤波，在控制面板上显示当前的输出电压，同时将该值与预设的过压保护阈值比较，超过阈值立即关机报警；过流同理；通过DAC调节压控振荡器输出频率，从而调节输出电压；数码管和按键通过控制芯片，与单片机连接，构成了直观的人机交互界面；同时，电源工作时会产生热量，通过四路数字温度芯片将温度传递给单片机，用于实现过热保护功能。

图3上位机状态转移图

上位机监控管理软件如图3所示，基于LabVIEW平台进行开发，负责对电源运行时的参数设定与状态监视。

二、进度

表1毕设进度

三、预期效果

1．设计出一款数字化可调大功率高压电源，0~1000V连续可调，最大功率5kW；

2．设计出上位机监控管理软件，对电源模块进行可靠监控与管理；

3．多台电源组网并行，上位机软件统一监控管理。

4. 参考文献

[1] 张文利.高压大功率开关电源技术的研究[D].中国科学院研究生院（电工研究所）,2003．[2] 万荣荣，李志宇，徐义华.基于卡尔曼滤波的高稳定度测温系统设计[J].电子测量技术，2012，35(4):29-31.[3] 李江，王义伟，魏超，张鹏.卡尔曼滤波理论在店里系统中的应用综述[J].电力系统保护与控制，2014，42(6):135-144.[4] 周建春.程控超高压开关电源的研究与工程实现[D].南京理工大学，2008.[5] 张雁钊.可程控开关电源的研制[D].哈尔滨工业大学，2008.[6] 谷峰.一种可输出预置序列的新型程控电源设计[J].重庆理工大学学报（自然科学），2015，29(2):86-90.[7] 杜红霞. 基于LabVIEW的DC_DC性能测试系统的研究与设计[D].陕西科技大学， 2013.[8] 苏艳菊.高精度程控电源的研制[D].合肥工业大学，2008.[9] 陈天乐.开关电源的新技术与发展前景[J].通信电源技术，2014，31(2):101-102.[10]焉晓贞，罗清华.基于卡尔曼滤波的动态传感数据流估计方法[J].仪器仪表学报，2013，34(8):1847-1854.[11]彭丁聪.卡尔曼滤波的基本原理与应用[J].软件导刊，2009，8(11):32-34.[12]郝世东，梁永直，夏路易.气体传感器信号调理及数据处理[J].工矿自动化，2013，39(4):27-30.