基于LC串联谐振的高压恒流充电电源设计

LC串联谐振式高压恒流充电电源能够实现电容器的高效快速充电,且具有较好的抗负载短路能力,在高重频脉冲功率系统中具有广阔的应用前景。充电电源的效率是决定系统重频运行能力的重要因素,提高效率是目前高压电容器充电电源设计的首要目标。根据LC串联谐振电路的工作原理,分析可知电源工作模式、逆变桥的开关频率以及高频变压器的分布参数是影响LC串联谐振电源效率的主要因素。针对功率为10 kW、输出电压为40 kV的直流电源,计算主电路参数并利用Pspice建立了电路模型验证其准确性,采用软开关技术减小开关损耗,设计了分布参数较小的高频变压器进一步提高效率,并在此基础上完成了电源整体结构设计。最后测试了电源的充电特性,结果表明该电源可将0.1μF电容器在37 ms内充电至39.5 kV,其充电效率为87.1%。

大功率高压恒流充电源研制

设计制作了一台大功率高压恒流充电源.该电源采用全桥串联谐振恒流充电拓扑结构,实现了0-30kV范围内输出可调,设计最大平均充电功率5kW.简要分析了电路的工作过程,给出了电路参数设计方法和设计实例,并进行了电路仿真和初步实验研究.实验中,使用该电源对18μF电容实现了30kV,0.1Hz重频充电,充电功率约1.35kW,目前电源已累计充放电万余次,运行稳定可靠.

一种新型的恒流高压充电电源

在强激光脉冲电容器储能系统和加速器电容储能系统中,都存在对大容量储能电容充电的问题。在这些系统中充电电源的设计应满足容量、效率和充电速率等方面的要求。

关于 L-C 谐振恒流电路用于高压充电时的几个问题

介绍了在重复频率脉冲功率装置中通常采用的Ｌ—Ｃ谐振恒流充电电路，并对该电路实际应用中遇到的几个问题进行了讨论。

一种用于恒流充电电源的保护系统的研制

在大功率恒流充电电源给高压脉冲电容器充电时,由于高压电容的放电回路电流是一个几十kA的振荡电流,该电流反馈到充电电源会导致充电系统损坏。为解决此问题,研制了一个保护系统,该系统由大、小电感和高压硅堆等组成,结构简单,能够有效隔离大电流反馈到充电电源。介绍了该保护系统的保护原理后设计了其结构、材料和尺寸,并推导了空芯螺线管电感值的计算公式;用ANSYS软件对空芯螺线管和实际制作的电感的磁力线分布进行了模拟,算出其磁阻,从而得到了实际电感的理论计算值,该计算值与RLC精密仪器测得的电感值很接近,从而验证了该计算公式的正确性。用Pspice软件对系统的保护效果进行模拟计算的结果表明,该保护电路的存在对主放电回路几乎没有影响;当反向脉冲电流过大时,首先损坏的是反向保护硅堆,从而保护了恒流充电电源。

40kV/20kW开关型脉冲成形网络充电高压电源

采用软开关恒流充电技术,研制了一台40kV/20kW开关型脉冲成形网络(PFN)充电高压电源装置,该装置在重复频率范围、PFN电容容量较大变动时,都能达到高的稳定性,并具有体积小、效率高、可并联运行的特点,可用于环型加速器注入引出、直线加速器、雷达发射等领域。介绍了该装置的研制及带PFN负载的实验状况。

固态开关串联的高压重频脉冲电源

随着脉冲功率技术在生物医疗、食品加工、电磁成形、等离子体研究等领域日益广泛而深入的应用,脉冲发生器的研制面临高压高频化、全固态化等新要求。为了满足这种新要求,设计了一种固态开关串联的高压重频脉冲电源。脉冲电源主要由高频触发电路、主电路以及LCL谐振电路组成:主电路为8级Marx电路串联,MOSFETs作为充放电控制开关;触发电路输出触发信号驱动MOSFETs工作;LCL谐振电路可实现输出电流恒定。电源结构触发同步性好,充电速度快,结构紧凑。对电路的结构设计、电路原理、参数设置进行了详细阐述,并利用Simplorer软件仿真验证高压重频脉冲电源电路的可行性。最后搭建了一台高压重频脉冲电源样机,实验样机参数为脉冲电压0~4 kV,重复频率0~8 kHz可调,脉冲宽度5~12μs可调。

软开关高压开关电源研究

分析了一种适用于高压脉冲电容器恒流充电的软开关电路的基本工作原理和影响充电电流的因素 ,提出了一种有效的数字技术恒流控制方案和新颖的软开关保护电路。实际运行结果表明该电源充电精度高、恒流效果好及可靠性高 ,在强电磁放电流为 175 k

高压大电流锯齿波电路及安全性设计

文章介绍了高压（0-600V）、大电流（5A-10A）情况下锯齿波电路的设计，并在设计中充分考虑测试系统的安全性和可靠性。本文给出了某测试仪器中使用的高压大电流性锯齿波电路实例。

软开关高压开关电源研究

本文针对高压恒流充电的软开关电路系统,分析了其基本工作原理以及影响充电电流的因素,提出了数字技术恒流控制方案以及软开关保护电路。

130MW大功率线型脉冲调制器的设计与研究

为解决国家同步辐射实验室直线微波源末级放大器速调管来源及满足后期升能的需要,研制了6台大功率线型脉冲调制器,作为E3730A速调管的阴极脉冲调制器,该调制器采用恒流充电高压逆变电源为调制器人工线(PFN)充电,输出130MW脉冲功率。对该调制器的设计原理进行了介绍,对其放电电路、放电开关、充电电路的工程实现进行了分析,详细讨论了旁路电路的作用及工程设计,指出采用同轴电缆传输高压充电能量必须采用旁路电路的必要性,最终给出了调制器的研制结果及应用情况。

基于PLC的110MW脉冲调制器控制器设计

论述了110MW脉冲调制器控制器的设计,简要比较了几种在工业场合中常用的控制器。调制器控制器核心采用PLC可编程控制器。控制器实现了对调制器联锁信号、电路状态信号的实时监测,闸流管预热系统、速调管预热系统等流程的控制,高压恒流充电电源的控制以及与加速器控制室的数据通信。调制器长期运行表明控制器工作稳定、可靠。

高压脉冲电源电路设计的关键问题与特点

本文系统的介绍和分析了高压脉冲电源设计中的关键问题和解决方案。首先介绍了高压脉冲电源的特点、应用和发展，归纳和比较了高压脉冲电源常用的拓扑结构。接着针对其中应用较为广泛的两级式结构详细地分析了其设计过程中的主要问题，得出了影响高压脉冲电源性能的关键因素，认为设计重点在于在系统散热能力范围内和保证输出脉冲精度的前提下提高前级的平均输出功率和峰值输出功率，而为达到这一目的，需要提高系统开关频率和效率。最后针对这一需要介绍了谐振变换器软开关技术以及采用了谐振变换器的高压脉冲电源的涮频、移相控制方法。对高压脉冲电源的设计有一定的指导意义。