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    公司新聞

    高壓直流電源的設計思路

    來源:美端電氣 ??發布時間:2019-04-04 14:31

    高壓直流電源(power supply)的設計思路

    高壓直流電源的設計思路

    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
    高壓直流電源電路(Electric circuit)結構
    高壓直流電源的設計(Design)特點
    高壓直流電源(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為蜂窩式繞組或蜂房式繞組,結構很復雜,需要用專用的繞線機才能夠完成。
    高壓直流電源繞組實例
    因為蜂窩式繞組結構(Structure)復雜,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,并保證繞組絕緣。
    直流高壓直流電源整流濾波電路設計特點
    因為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后串聯的結構。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:
    變壓器(Transformer)匝比小,次級輸出高壓直流電源電壓低,變壓器工藝( technology)較簡單;
    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。接地電阻測試儀型號電阻測試儀的種類比較多,包括接地電阻測試儀、絕緣電阻測試儀、接地電阻測試儀、直流電阻測量儀、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,所以可以用外部并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。并聯電容容量通常在幾十pF到1nF左右。實際電路中高壓電阻并聯的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。
    高壓直流電源功率變換電路(Electric circuit)的設計(Design)特點
    比如:
    48V/10A,600W通訊高壓直流電源(power supply)可選功率變換拓撲方案:
    1,雙管正激
    2,PWM半橋
    3 LLC半橋/全橋
    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,高壓直流電源(power supply)電壓(voltage)型BUCK+不可控逆變電路(Electric circuit)
    2,高壓直流電源電流型BUCK+不可控逆變電路
    3 帶輔助諧振網絡的移相全橋
    4,LC/LCC/LLCC諧振變換器
    LC/LCC/LLCC諧振變換器
    30KV20mA LLCC電路(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。
    假設輸出的高頻紋波為1%,那么按照3階半波6倍壓的紋波計算(calculate )公式有:
    選擇合適的變壓器變比n,使高壓直流電源電壓增益KDC數值在1~2之間比較合理。這里取n=10。繞制一個匝比為60:600的高壓直流電源,測量得到初級電感量為11mH,次級電感量為1100mH,變壓器初級漏感約30uH,測得次級分布電容約為66pF,此分布電容折算到原邊為6.6nF。有文獻建議串聯電容C1的值取為次級分布電容折算到原邊的值的2倍。在這里,我個人以為,C1的取值可以在2~10倍范圍內都是可行的。不建議C1取值太小,那樣會使C1承受較大的高壓直流電源電壓應力。在本例中,C1取值22nF。把上述參數帶入前面的公式計算(calculate ),可以得到:
    晶體二極管導通角 α=1.83rad=104.76°
    RC網絡高壓直流電源(power supply)電壓高壓直流電源電流相位差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
    總 結
    簡單介紹了高壓直流電源的應用與各部分電路的特點。接地電阻測試儀廠家適用于電力、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。
    介紹了適用于高壓直流電源(power supply)的LC/LCC/LLCC模型的建立與計算(calculate )。數字接地電阻測試儀專為現場測量接地電阻而精心設計制造的,采用最新數字及微處理技術,3線或2線法測量接地 電阻,具有獨特的線阻校驗功能、抗干擾能力和環境適應能力,確保長年測量的高精度、高穩定性和可靠性。
    通過一個30KV/20mA高壓直流電源(power supply)的仿真(simulation)結果驗證了LLCC模型的正確性。

      
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