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直流高压发生器高压电源工作原理
2021-06-28

  低于24Vac至480Vac的50Hz至400Hz交流电源很常见,还可以找到5Vdc至300Vdc的直流电源,输入电压源可能具有广泛的电压特性,操作者了解输入电压要求至关重要,因为这会影响整个系统的使用和设计,除了为电源的主逆变器电路供电之外,输入电压源还用于为辅助控制电路和其他辅助电源需求供电,输入滤波器级提供对输入电压源的调节,这种调节通常采用交流电源的整流和滤波形式,以及直流电源中的其他滤波,输入滤波器的输出通常是直流电压源。

  该直流电压为逆变器提供了能源,逆变器级将直流源转换为高频交流信号,电源存在许多不同的逆变器拓扑,高压电源具有独特的因素,可能决定最佳的逆变器方法,逆变器生成一个高频交流信号,该信号通过高压变压器升压,产生高频的原因是为了提供高性能的运行,同时减小磁件的尺寸并减少纹波减小存储电容器,当具有高升压比的变压器耦合到高频逆变器时,会产生问题,高升压比反映了高压变压器初级线圈上的寄生电容,出现在变压器原边的大寄生电容必须与逆变器开关设备隔离,否则,逆变器中将出现异常高的脉冲电流。

直流高压发生器


  高压电源的另一个常见参数是负载操作范围广,由于存在高压,绝缘击穿很普遍,逆变器的鲁棒性和控制环路特性实际上必须考虑开路,短路和工作负载条件的任何组合,这些问题以及可靠性和成本必须在高压电源逆变器拓扑中解决。

  逆变器的高频输出被施加到高压升压变压器的初级,正确的高压变压器设计需要大量的理论和实践工程,对磁性设计的理解必须与材料和过程控制一起应用,许多特定的专业知识涉及管理大量的次级匝数和较高的次级电压,由于这些因素,铁芯的几何形状,绝缘方法和绕组技术与常规变压器设计有很大不同,需要关注的一些领域是:次级导线的伏特/匝数额定值,层间绝缘额定值,绝缘材料耗散系数,与寄生次级电容和漏磁通有关的绕组几何形状,绝缘漆在绕组层中的浸渍,高压倍增器电路负责高压变压器次级电压的整流和倍增,这些电路在“电荷泵”倍压器连接中使用高压二极管和电容器,与高压变压器一样,高压倍增器设计需要专门的知识,除整流和乘法外,高压电路还用于输出电压的滤波以及监视电压和电流以控制反馈,可以有意增加输出阻抗,以防止来自电源存储电容器的放电电流。

  这些高压组件通常与地面绝缘,以防止电弧放电,绝缘材料变化很大,但典型的材料有:空气,SF6,绝缘油,固体密封剂(RTV,环氧树脂等),绝缘材料的选择和过程控制可能是可靠的高压设计的最重要方面。

  控制电路使所有功率级协同工作,电路复杂性的范围从一个模拟IC到大量的IC,甚至是一个控制和监视高压电源各个方面的微处理器,但是,每个控制电路必须满足的基本要求是根据负载,输入功率和命令要求所指示的,精确地调节输出电压和电流,这最好通过反馈控制回路来完成,电压和电流的常规调节可以通过分别监视输出电压和电流来实现,将其与所需的(参考)输出信号进行比较,反馈和参考之间的差异(误差)将导致逆变器控制设备发生变化。

  除了调节电压和电流外,还可以精确调节其他参数,通过(X)(Y)=Z函数(VI=W)轻松实现输出功率的控制,并将其与所需的输出功率参考进行比较,实际上,在欧姆定律内发现的任何变量都可以调节电阻,电压,电流和功率。

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