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高壓直流電源的設計思路

来源:美端电气 ??发布时间:2019-04-04 14:31

高压直流电源(power supply)的设计思路

概述
高壓直流電源的廣泛(extensive)應用
高壓直流電源在直流電源領域中屬于特種高壓直流電源,它的應用是非常廣泛的,其應用領域主要在以下方面:
高壓放電類
高壓靜電(是一種處于靜止狀態的電荷)場類
電子與離子加速器類
高压直流电源电路(Electric circuit)结构
高壓直流電源的設計(Design)特點
高压直流电源(power supply)等效模型(model)
高壓直流電源繞組實例
這種結構的繞組通常稱爲蜂窩式繞組或蜂房式繞組,結構很複雜,需要用專用的繞線機才能夠完成。
高壓直流電源繞組實例
因爲蜂窩式繞組結構(Structure)複雜,工藝難度很大,所以高壓繞組常會采用多槽骨架的繞組結構。可有效降低分布電容,並保證繞組絕緣。
直流高壓直流電源整流濾波電路設計特點
因爲直流高壓直流電源的輸出高壓直流電源電壓很高,所以次級通常采用倍壓整流電路或多繞組分別整流後串聯的結構。通常采用電容濾波,極少采用LC濾波。
半波偶數倍壓整流電路
半波奇數倍壓整流電路
全波偶數倍壓整流電路
全波奇數倍壓整流電路
倍壓整流電路的優缺點
優點:
变压器(Transformer)匝比小,次级输出高压直流电源电压低,变压器工艺( technology)较简单;
次級匝數較少,分布電容相對較小;
對輸出功率有自動限制功率的能力。接地電阻測試儀型号電阻測試儀的种类比较多,包括接地電阻測試儀、绝缘電阻測試儀、接地電阻測試儀、直流电阻测量仪、表面電阻測試儀以及回路電阻測試儀。
缺點:
帶負載能力差,不適合大功率應用;
輸出高頻紋波比較大;
高壓直流電源電壓建立時間長,某些應用(application)被限制。
變壓器次級多繞組整流串聯
適用于幾KW至幾十KW的大功率(指物體在單位時間內所做的功的多少)高壓直流電源。例如醫院做胸透的X光機高壓直流電源,一般需要50~80KW的瞬間功率,最高高壓直流電源電壓(voltage)約150KV,要求KV與mA上升時間在幾個毫秒內,越快越好。多會采用這種結構的電路。
高壓直流電源采樣電路的設計特點
分壓用的高壓電阻的分布電容較小,所以可以用外部並聯已知固定電容的方式來消除分布電容的不確定性的影響。並聯電容容量通常在幾十pF到1nF左右。實際電路中高壓電阻並聯的C1、C2、C3等電容容量比上面公式中的數值略大。目的是給反饋環路提供一個超前補償,增加反饋環路的帶寬。
高压直流电源功率变换电路(Electric circuit)的设计(Design)特点
比如:
48V/10A,600W通讯高压直流电源(power supply)可选功率变换拓扑方案:
1,雙管正激
2,PWM半橋
3 LLC半桥/全桥
4,移相全橋
30KV/20mA,600W高壓直流電源可選功率變換拓撲方案:
1,高压直流电源(power supply)电压(voltage)型BUCK+不可控逆变电路(Electric circuit)
2,高壓直流電源電流型BUCK+不可控逆變電路
3 带辅助谐振网络的移相全桥
4,LC/LCC/LLCC諧振變換器
LC/LCC/LLCC諧振變換器
30KV20mA LLCC电路(Electric circuit)仿真
設計要求:400Vdc輸入,30KV20mA輸出,開關頻率50KHz
方案:采用全橋LLCC諧振變換器,輸出采用3階半波6倍壓整流。
假设输出的高频纹波为1%,那么按照3阶半波6倍压的纹波计算(calculate )公式有:
选择合适的变压器变比n,使高压直流电源电压增益KDC数值在1~2之间比较合理。这里取n=10。绕制一个匝比为60:600的高压直流电源,测量得到初级电感量为11mH,次级电感量为1100mH,变压器初级漏感约30uH,测得次级分布电容约为66pF,此分布电容折算到原边为6.6nF。有文献建议串联电容C1的值取为次级分布电容折算到原边的值的2倍。在这里,我个人以为,C1的取值可以在2~10倍范围内都是可行的。不建议C1取值太小,那样会使C1承受较大的高压直流电源电压应力。在本例中,C1取值22nF。把上述参数带入前面的公式计算(calculate ),可以得到:
晶体二极管导通角 α=1.83rad=104.76°
RC网络高压直流电源(power supply)电压高压直流电源电流相位差θ=0.43rad=24.50°
RC網絡(Network)模型中的Cp高壓直流電源電壓到Vo的增益系數λ1=1.21188
直流高壓直流電源電壓增益KDC=1.29896
從輸入到等效負載網絡的基波增益系數|M1|=1.23636
功率驅動高壓直流電源電壓超前高壓直流電源電流角度=31.28
諧振電感L1=1291uH,諧振電感峰值高壓直流電源電流IL1pk=2.76A
串聯電容C1的峰值高壓直流電源電壓(voltage)VC1pk=398.88V
总 结
簡單介紹了高壓直流電源的應用與各部分電路的特點。接地電阻測試儀厂家適用于電力、郵電、鐵路、通信、礦山等部門測量各種裝置的接地電阻以及測量低電阻的導體電阻值;本表還可測量土壤電阻率及地電壓。
介绍了适用于高压直流电源(power supply)的LC/LCC/LLCC模型的建立与计算(calculate )。数字接地電阻測試儀专为现场测量接地电阻而精心设计制造的,采用最新数字及微处理技术,3线或2线法测量接地 电阻,具有独特的线阻校验功能、抗干扰能力和环境适应能力,确保长年测量的高精度、高稳定性和可靠性。
通过一个30KV/20mA高压直流电源(power supply)的仿真(simulation)结果验证了LLCC模型的正确性。