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功率设计

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新型低纹波高压直流电源的设计方案

导读: 研究提出了一种新型的低纹波高压直流电源电路结构,该电源采用电压互补的工作原理,将两路独立输出电压相同、相位相差90°的半桥逆变电路并联后输出,使其输出电压并联互补,以达到减小直流输出电压脉动的目的。

  0 引言

  高压直流电源已越来越广泛的应用于工业、医学、核物理、检测等领域。对于X 光机,粒子加速器,电子束焊机,电子束曝光机等一些应用场合,对电压的水平要求比较高,它们均要求低纹波电压。文章对几种用于高压直流电源的电路拓扑结构分别进行了介绍,并对它们进行了比较,指出了各自的优缺点。

  近年来,随着新的电力电子器件的应用使得高压直流电源出现了频率高,效率高,功率密度高,可靠性高等新特性。高频化可以提高电源性能,减少变压器的体积和纹波系数,但也带来了新的技术问题。过高的频率会导致开关管开断频繁,开关损耗增大,影响开关管寿命并使整机效率下降。

  鉴于以上问题,本文采用双路电源并联输出的方法得到低纹波直流。在开关管频率受限的今天,本方法可以在频率较低的情况下得到低纹波直流。

  1 主回路工作原理

  电源的系统框图及主回路原理图别如图1 和图2 所示。

 

图1 系统框图

 

图2 电源主回路原理图

  主电路含有两套完全相同的半桥逆变电路,逆变开关元件选用IGBT.每一路均采用独立的三相全控整流桥供电,逆变电路采用PWM 方式,工作频率远高于谐振频率, 逆变后的电压波形为方波。 电路的功率调节通过控制全控整流桥的移相角来实现。IGBT 的触发脉冲参数:0 kHz~20 kHz、占空比45%,-5 V~+15 V,上下桥臂脉冲相差半个周期如图3 所示,两路半桥逆变电路的输出波形如图4 所示。将两路电压并联,即可得平直电压。

 

图3 IGBT 触发脉冲波形

 

图4 输出电压波形示意图

 

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