高压强脉冲电源的设计
摘要：本文提出了一种强脉冲发生器电源的设计方案，应用此方案设
计了高压电源、IGB T控制充电、可控硅控制放电，可以自动运行的
脉冲磁场发生设备。最大直流电压达到3KV且连续可调，放电脉冲电
流高达10000A。该设备由一片AT89C52单片机控制，可实现与计算
机的连接。
关键词：高压电源； IGBT ；可控硅
The Design of High Voltage Pulsed Power Supply Abstract: This paper presents a strong pulse generator power supply design, applications for this program designed
high-voltage power supply, IGBT control the charging and SCR controlled discharge, can be run automatically pulse magnetic field equipment. Maximum DC voltage 3KV and continuously adjustable discharge pulse currents up to 10000A. The device is controlled by an AT89C52 microcontroller can be realized with the computer.
Key words: high voltage power supply；IGBT；SCR，
引言：强脉冲磁场对工业装置及医疗的作用［1］，强脉冲磁场对金属
形成时的影响［2］以及脉冲磁场刺激对生物体的效应等已经越来越
引起人们的关注。目前国内的脉冲磁场设备，一般电压较低，频率也
较低。特别是高压充电部分采用调压器调压［3］，这样体积太大也显
笨重。要产生更高的磁场强度，可以改变脉冲磁场频率的自动运行的
磁场发生设备实现起来有一定难度，为此设计一个磁场运行频率为
0.1～100Hz可调，脉冲电流达到10000A的低频强脉冲磁场发生设备。
一、高压电源的设计
本高压充电电源采用开关电源，开关电源作为一种高频、高效电力电子技术，随着电子元器件、产品的不断更新，大功率器件的更新换代，大功率开关电源技术得到了发展。由于本电源功率高达15KW所以采用全桥谐振PWM调制方式，大功率器件采用先进的IGBT模块及先进的可靠的驱动电路，使得电源的整体性能良好，稳定度好，并且具有各种保护功能。
1 电源电路组成及原理
电路有以下几部分组成：1）电网滤波器,2) 整流滤波,3）全桥变换器,4）高压变压器,5）高压整流滤波,6）脉宽调制与控制电路,7）驱动电路,8）保护电路等。
工作原理：将50HZ三相380V通过电网滤波器,经整流及滤波得到500多伏的直流电压,供给串联谐振变换器。如图1-1所示，Q1、Q4与Q2、Q3，轮流通断，从而将直流电变换成高频矩形波交流电。R1和R2是泻放电路。T1是高频变压，在开关电源设计中，高压变压器的绕法也很重要，我们采用了一些特殊的设计方法。由于本电源输出高达功率15KW，为了减轻变压器的设计难度以及减小高压整流二极管的电流值、提高电源的可靠性。在材料上选用超微晶合金，绕制成C型铁心，次级高压线包每边各分两段。这样设计的高压变压器漏感小，温升小。
控制电路采用SG1525PWM集成脉宽调制器（如图1-2），外接元件少，
性能好，具有外同步，软启动，“死区”调节，欠压锁定，误差放大以及关闭输出驱动信号等功能。其原理框图如图1-3及图1-4所示。
图1 -3功率变换部分原理框图
图1-4 高压部分电路原理框图
2 对开关电源开关（IGBT）的选择
由于本电源输入电压为AC 380V 50Hz，由电网滤波经整流滤波，得到电压可达DC540V，考虑到高频变压器的漏感以及漏极回路中引
线电感的影响，在开关关断瞬间会引起较大的反尖峰刺。其尖峰假设为稳态值的50%，另外考虑到电网波动为±10%时的影响，所以开关承受的电压为1.5×1.1×540=891V。由于IGBT 的工作特性包括静态和动态两类：
1 ．静态特性
IGBT 的静态特性主要有伏安特性、转移特性和开关特性。
IGBT 的伏安特性是指以栅源电压Ugs 为参变量时，漏极电流与栅极电压之间的关系曲线。输出漏极电流比受栅源电压Ugs 的控制，Ugs 越高， Id 越大。其输出特性．也可分为饱和区、放大区和击穿特性3 部分。在截止状态下的IGBT ，正向电压由
J2 结承担，反向电压由J1结承担。如果无N+ 缓冲区，则正反向阻断电压可以做到同样水平，加入N+缓冲区后，反向关断电压只能达到几十伏水平，因此限制了IGBT 的某些应用范围。
IGBT 的转移特性是指输出漏极电流Id 与栅源电压Ugs 之间的关系曲线。它与MOSFET 的转移特性相同，当栅源电压小于开启电压Ugs(th) 时，IGBT 处于关断状态。在IGBT 导通后的大部分漏极电流范围内， Id 与Ugs呈线性关系。最高栅源电压受最大漏极电流限制，其最佳值一般取为15V左右。
IGBT 的开关特性是指漏极电流与漏源电压之间的关系。IGB T 处于导通态时，由于它的PNP 晶体管为宽基区晶体管，所以其B 值极低。尽管等效电路为达林顿结构，但流过MOSFET 的电流
成为IGBT 总电流的主要部分。此时，通态电压Uds(on) 可用下式表示
Uds(on) ＝ Uj1 ＋ Udr ＋ IdRoh
式中Uj1 —— JI 结的正向电压，其值为0.7 ～1V ；Udr ——扩展电阻Rdr 上的压降；Roh ——沟道电阻。
通态电流Ids 可用下式表示：
Ids=(1+Bpnp)Imos
式中Imos ——流过MOSFET 的电流。
由于N+ 区存在电导调制效应，所以IGBT 的通态压降降低，通态压降为2 ～ 3V 。IGBT 处于断态时，只有很小的泄漏电流存在。
2 ．动态特性
IGBT 在开通过程中，大部分时间是作为MOSFET 来运行的，只是在漏源电压Uds 下降过程后期， PNP 晶体管由放大区至饱和，又增加了一段延迟时间。td(on) 为开通延迟时间， tri 为电流上升时间。实际应用中常给出的漏极电流开通时间ton 即为td (on) tri 之和。漏源电压的下降时间由tfe1 和tfe2 组成。 IGBT的触发和关断要求给其栅极和基极之间加上正向电压
和负向电压，栅极电压可由不同的驱动电路产生。当选择这些驱动电路时，必须基于以下的参数来进行：器件关断偏置的要求、栅极电荷的要求、耐固性要求和电源的情况。因为IGBT栅极- 发射极阻抗大，故可使用MOSFET驱动技术进行触发，不过由于I
GBT的输入电容较MOSFET为大，故IGBT的关断偏压应该比许多M OSFET驱动电路提供的偏压更高。
IGBT在关断过程中，漏极电流的波形变为两段。因为MOSFE T关断后，PNP晶体管的存储电荷难以迅速消除，造成漏极电流较长的尾部时间，td(off)为关断延迟时间，trv为电压Uds(f)的上升时间。实际应用中常常给出的漏极电流的下降时间Tf由图中的t(f1)和t(f2)两段组成，而漏极电流的关断时间
t(off)=td(off)+trv十t(f)
式中，td(off)与trv之和又称为存储时间。
IGBT的开关速度低于MOSFET，但明显高于GTR。IGBT在关断时不需要负栅压来减少关断时间，但关断时间随栅极和发射极并联电阻的增加而增加。IGBT的开启电压约3～4V，和MOSFET相当。IGBT导通时的饱和压降比MOSFET低而和GTR接近，饱和压降随栅极电压的增加而降低。
所以IGBT模块的集电极电流增大时，vce(-)上升，所产生的额定损耗亦变大。开关损耗增大，原件发热加剧。根据额定损耗，开关损耗所产生的热量，控制器件结温（tj）在 150oc以下（通常为安全起见，以125oc以下为宜），使用的集电流以下为宜。特别是用作高频开关时，开关损耗增大，发热也加剧。要将集电极电流的最大值控制在直流额定电流以下使用。
由此我们选取V
=留有很大的余量，
Ie100
=，而电流则为A
Vces1200
因此可不加缓冲器，使回路设计简单，功耗小。着重要提的是由于此
电源功率较大而体积要求小，传统型的IGBT开关导通压降大，发热量高，长时间工作会由于温升太高而不可逆的损坏。由此我们选择了IGBT第五代已成熟产品，它的导通压降小，发热量小，导通压降仅有1.6 ～1.8V。经测试IGBT温度达到合适范围。
3 对高压变压器的设计
设计高频高压变压器首先应该从磁芯开始。开关电源变压器磁芯多是在低磁场下使用的软磁材料，它有较高磁导率，低的矫顽力，高的电阻率。磁导率高，在一定线圈匝数时，通过不大的激磁电流就能承受较高的外加电压，因此，在输出一定功率要求下，可减轻磁芯体积。磁芯矫顽力低，磁滞面积小，则铁耗也少。高的电阻率，则涡流小，铁耗小。由此我们选择超微晶铁芯（FeCuNbSiB）具有高饱和磁感应强度、高导磁率、低矫顽力、低损耗及良好的稳定性。它的物理性能：
饱和磁感应强度Bs：1.25T
居里温度Tc：560oC
晶化温度Tx：510oC
硬度Hv：880kg／mm2
饱和磁致伸缩系数：2×10-6
密度d：7.2g／cm3
电阻率：130muOhm.cm
它的典型磁性能：（无磁场退火）
初始导磁率（Gs／Oe）：＞8×104
最大导磁率（Gs ／Oe ）：＞45×104
剩余磁感应强度（Bs ）：0.6T
矫顽力：＜0.8A ／m
铁损P （20kHz ，0.5T ）：＜25W ／kg
铁损P （100kHz ，0.3T ）：＜150 W ／kg
铁损变化率（-55～125oC ）：＜15％
由以上考虑制作时绕制成C 型铁心，次级高压线包每边各分两段这样设计的高压变压器漏感小，温升小，不需要用油箱散热固态即可
二、充电储能及放电部分的设计
1、 充电储能部分控制主要包括IGBT 及其控制电路和储能电容（如图1-5）。因为要求放电频率0.1-100HZ 可调这就要求该开关要可靠，性能稳定可控性高。所以选择IGBT 作为充电开关。由于电压高达3KV ，加上开关尖刺峰值，我们选择耐压在1200V 的IGBT 。四个管子串联。C1、R1，组成阻容吸收电路。C2为储能电容，L 是刺激线圈的电感量，R2是放电回路的总电阻值。
2、控制放电的可控硅选择双向可控硅（如图1-5中的 Q5），这样可控硅在交变负载时，由于储存在电容器中的过剩的无功功率能够自动返回，可以避免危险的过电压。可控硅的选择除了耐压之外，还应考虑开关延迟时间、di/dt 及I ts 峰值电流。脉冲电流的形态决定了空
间磁场的强度与波形。进而决定磁刺激感生电流的强度与波形，放电回路的电路方程为：
012
=++i c dt di R dt i L d 。
三、结论按以上方案设计的强脉冲电源，充电电压可从0～3KV可调。放电频率从0.1～100Hz可调。且放电脉宽50～150us可调。在充电电压为3KV时，放电频率为100Hz时，脉冲电流高达10000A。此电源已经在某设备上使用，经过试验及运行考验工作正常，且稳定可靠。
参考文献
［1］高原文，新科，周又和。脉冲磁场激励下铁磁梁式板动力响应特征研究。振动工程学报，2005（18）：314-317.
［2］牛晓武，赵志龙，刘林。强脉冲磁场对AFCu共晶合金定向凝固组织的影响。热加工，2006（35）：4-6。
［3］刘春玲，王旭，张忠刚，杜玉远，徐彬，李一娜。基于IGBT与可控硅控制的强脉冲磁场发生器的设计。仪表技术与传感器，2006（12）：57-59。
［4］史平君等：绝缘栅双极晶体管（IGBT）的驱动与保护，火控雷达技术，1996.3。
1绪论 1.1论文的研究背景 电源设备用以实现电能变换和功率传递，是一种技术含量高、知识面宽、更新换代快的产品。现今已广泛应用到工业、能源、交通、运输、信息、航空、航天、航运、国防、教育、文化等领域。在信息时代，上述各行各业都在迅猛地发展，发展的同时又对电源产业提出了更多更高的要求。显然，电源技术的发展将 带动相关技术的发展，而相关技术的发展反过来又推动了电源产业的发展。当前在电源产业，占主导地位的产品有各种线性稳压电源、通讯用的AC y DC开关电源、DC y DC开关电源、交流变频调速电源、电解电镀电源、高频逆变式整流焊接电源、中频感应加热电源、电力操作电源、正弦波逆变电源、大功率高频高压直流稳压电源、绿色照明电源、化学电源、UPS可靠高效低污染的光伏逆变电 源、风光互补型电源等。而与电源相关的技术有高频变换技术、功率转换技术、数字化控制技术、全谐振高频软开关变换技术、同步整流技术、高度智能化技术、电磁兼容技术、功率因数校正技术、保护技术、并联均流控制技术、脉宽调制技术、变频调速技术、智能监测技术、智能化充电技术、微机控制技术、集成化技术、网络技术、各种形式的驱动技术和先进的工艺技术。 1.2脉冲电源的特点及发展动态 脉冲电源是各种电源设备中比较特殊的一种，顾名思义，它的电压或电流波 形为脉冲状。按脉冲电源的输出特性分类，有高频、低频、单向、双向、高压、低压等不同的分类，具体选择怎样的输出电压、输出电流和开关频率，根据具体的应用场合而定。按脉冲波形分，有矩形波、三角波、梯形波、锯齿波等多种形式，如图1. 1所示。 图1 . 1各种脉冲波形 由于矩形波具有较好的可控性和易操作性，所以这种波形的应用居多。究其本质，
高压强脉冲电源的设计 摘要：本文提出了一种强脉冲发生器电源的设计方案，应用此方案设 计了高压电源、IGB T控制充电、可控硅控制放电，可以自动运行的 脉冲磁场发生设备。最大直流电压达到3KV且连续可调，放电脉冲电 流高达10000A。该设备由一片AT89C52单片机控制，可实现与计算 机的连接。 关键词：高压电源； IGBT ；可控硅 The Design of High Voltage Pulsed Power Supply Abstract: This paper presents a strong pulse generator power supply design, applications for this program designed high-voltage power supply, IGBT control the charging and SCR controlled discharge, can be run automatically pulse magnetic field equipment. Maximum DC voltage 3KV and continuously adjustable discharge pulse currents up to 10000A. The device is controlled by an AT89C52 microcontroller can be realized with the computer. Key words: high voltage power supply；IGBT；SCR， 引言：强脉冲磁场对工业装置及医疗的作用［1］，强脉冲磁场对金属 形成时的影响［2］以及脉冲磁场刺激对生物体的效应等已经越来越 引起人们的关注。目前国内的脉冲磁场设备，一般电压较低，频率也 较低。特别是高压充电部分采用调压器调压［3］，这样体积太大也显 笨重。要产生更高的磁场强度，可以改变脉冲磁场频率的自动运行的
纳秒级脉冲电源的研究与设计 随着脉冲功率技术在军事、医疗、环保等领域的快速发展,对于大功率脉冲电源的上升沿宽度要求日益提高,高功率快脉冲也逐渐成为脉冲功率技术的研究热点和发展趋势。而如何以较低的成本在提高脉冲电源电压等级的同时陡化脉冲宽度也是研究的难点之一。 以高压快脉冲为技术核心,以小型化、高重频和高效率为发展方向,本论文提出了一种低成本对称式的脉冲发生拓扑,同时以磁压缩技术陡化脉冲宽度,并深入研究了磁开关的控制技术,以实现高稳定性的纳秒级脉冲电源的研制,论文主要内容分为以下三个部分:1、提出了一种具有对称串联结构的高压脉冲电源拓扑,大幅降低成本;基于这种新型的高压脉冲电源拓扑,分析并初步验证了各种工作环境下的可行性。搭建了该高压脉冲电源的仿真模型,仿真验证了在正常运行和发生闪络等不同状态下电路的工作原理。 在实验室完成了该高压脉冲电源的研制,实验验证了在正常运行和发生闪络等不同状态下对于电路的分析,并在实际应用中证明了该拓扑相对于现有研究的优越性。2、介绍了脉冲磁压缩技术的工作原理,分析了各个磁芯参数对磁开关性能的影响,基于此,确定了磁芯材料的选择,并搭建了磁芯检测平台测量磁芯的磁滞曲线,对比了不同磁芯材料的区别。 基于脉冲电源体积小型化原则,分析了影响磁开关体积的因素,并利用数学模型确定了磁开关参数的最优解。系统地分析了磁复位原理以及磁复位电路与脉冲电源的匹配问题。 最后搭建了30kV/3kW的纳秒级脉冲电源样机,验证了磁复位原理的可行性,以及在高压大功率应用场合可能遇到的问题及其解决方案。3、针对电流型磁复
位方式存在的不足,指出了对于磁开关控制的必要性,并系统地分析了磁开关控制原理,提出了相应的控制方案。 最后基于PLECS软件搭建了35kV的纳秒级脉冲电源的仿真模型,通过仿真验证了控制方案的可行性和稳定性,并从实际应用角度分析了磁开关的最佳工作区间。
脉冲式激光驱动电源的研究与设计 1.1 引言 二十世纪后期到二十一世纪初，超短脉冲激光成为强有力的科学研究手段，使科研上升到一个新的层次。一些国家和部门重点实验室的科研项目，有很大比例围绕着超短脉冲激光及其应用。由于半导体激光器的增益带宽很宽适于产生超短脉冲激光，且体积小、能耗低、寿命长、价格低廉，操作控制简便，特别适用于军用、工业、交通、医学和科研应用[62]。因此，研究如何从LD获得超短脉冲激光就一直受到人们的高度重视，超短脉冲激光器以其自身的优点在激光领域里得到了广泛的应用。大电流超短脉冲半导体激光器可以直接作为仪器使用，它更可以作为系统的一个关键部件、一个激光光源。它将作为火花启动庞大的仪器装备制造业，因此研究如何从半导体激光器获得大电流超短脉冲激光备受重视，也是我国亟待解决的科技问题。目前，美、德、日等国在脉冲驱动源的发展走在了前列，已经达到很高的水平，据文献报道[62,63]，他们目前已能获得电流达几十安培甚至上百安培，脉冲宽度达到纳秒，甚至皮秒级的半导体激光器驱动电源，但该电源还处于实验阶段，尚未商品化。一些半导体器件公司研制的LD驱动电源指标也已经很高，并且商品化。如专门生产小型化高速脉冲源著称的A VTECH 公司生产的型号为A VOZ-A1A-B、A V-1011-BDE驱动电源，其电流脉冲峰值可达2A，脉宽为100nS脉冲上升时间仅为10nS，重复频率可达1MHz。并带有通用的接口总线，通用性强，可用于驱动多种类型的半导体激光器。DEI公司的PCO-7210驱动电源脉宽小于50nS，重复频率也达到1MHz，峰值电流为十几安培，但这些产品价格昂贵，需要一到两万美金左右。在国内，对于脉冲式驱动电源的开发，大多用于光纤通信，其对输出电流的要求很低，只有几十毫安即可。由于半导体激光器的增益带宽很宽，适于产生超短脉冲激光，且体积小、能耗低、寿命长、价格低廉，操作控制简便，特别适用于军用、工业、交通、医学和科研应用。因此，研究如何从LD获得超短脉冲激光就一直受到人们的高度重视，超短脉冲激光器以其自身的优点在激光领域里得到了广泛的应用[64,65]。本章通过分析比对，选取快速开关器件VMOSFET作为半导体激光器脉冲驱动电路的核心元件，得到了大电流、窄脉冲输出。本设计具有结构简单、小型化、低电压供电、脉冲指标易于调整等优点。其主要设计指标如下： 1.脉冲宽度最小为30nS且连续可调； 2.脉冲频率在500Hz~50KHz连续可调； 3.最大输出电流峰值为5A。 1.2 超短脉冲驱动电源的设计 1.2.1超短脉冲驱动电源的整体设计 一、脉冲驱动电源的主要技术指标 从半导体激光器脉冲驱动电源的发展趋势来看，驱动技术是向着重复频率变高、功率输出增大、响应时间缩短，脉宽越来越窄的方向发展[66]。 （1）重复频率。重复频率是指电源向负载每秒中放电的次数，它是脉冲电源的一项重要指标。一般情况下，把每秒低于一次的电源叫低重复频率电源；而把
静电除尘的新型高压直流电源的组成及原理 电源由直流发生器(额定输出100 kV) 和脉冲电压发生器(20 kHz < f < 40 kHz ,输出峰值为10 kV) 组成。脉冲电压发生器的输出电压经隔直电容后和直流发生器的直流输出电压相叠加,使输出电压运行在闪烁包络线以下,同时输出电压平均值较高,保证了除尘效果。系统组成框图如图1 所示。 输入滤波电路将电网存在的杂波过滤掉,同时也阻碍电源产生的杂波反馈到公共电网。市电经全桥整流并滤波后变为较平滑的直流电,再经逆变器变为高频交流电,这是该电源的核心部分,频率越高,电源体积、重量与输出功率之比越小,但由于回路参数、元器件、成本、干扰、功耗等多种因素的影响,当功率较大时,频率一般选择在20～40 kHz ,电源工作频率约为37 kHz。采用集成电路CA3525 ,提供可控的驱动信号,使输出电压、电流值变为可控。高频变压器的设计是电源的难点,由于频率的升高,分布容抗变得很小,所以必须考虑足够的绝缘距离,同时原、副边匝数、回路参数与频率也必须调节到最优运行点,才能保证高频变压器工作在B - H 的线性区,保证变压器原、副边的波形。
通过调节设定电压值和电流值,可以调节直流发生器的输出电压,使它低于闪烁电压,调节脉冲电压发生器的输出电流,使它稍小于闪烁时的电流。因此系统通过反馈电压来使直流输出电压恒定,通过比较设定电流值与反馈电流值来调节输出电流。用户可根据不同情况设定,扩大电源的使用范围。 图2 中选用2 个IGBT模块作为开关型全桥直-交变逆变器,每个IGBT 模块中的2 个功率管分别由输出的2 个相位差180°的驱动信号,经光电隔离后进 行门极驱动。逆变电路工作在PWM控制方式。当G信号变为高电平时,高频变压器的两端直接接到直流电压两端,当H信号为高电平时,高频变压器的两端反相接到直流电压两端,因此,改变驱动信号的占空比将改变输出交流电压的脉冲宽度及有效值。当驱动信号占空比为0. 5 时,输出电压中的基波分量最大,幅值为U01 = 4Ud/π(Ud 为直流电压峰值) 。 脉宽可调的控制方式的主要优点为逆变器通过脉宽调制即可调节输出功率,并且逆变器工作在较高频率时,其产生的开关损耗较小,这在功率大的应用场合是很重要的。当输出电流大于设定值时,驱动脉冲信号变窄,从而使输出功率变小,输出电压、电流随之减小,通过调节脉冲宽度控制直流高压发生器的输出电压值,达到使之小于闪烁电压的目的。 电源采用CW3525A 产生逆变所需的驱动信号,CW3525A 增加了欠压锁定、软启动等电路,其输出采用图腾柱输出结构,可以更快的关断。 脉冲电压发生器工作在恒流工作方式,电流反馈端(电流已转换为电压信号) 输入到误差比较放大器的反相端IN- 与误差比较放大器的同相端IN+ 的设定电压值作比较, IN+ 和IN- 电压经CW3525A 内的误差放大器比较放大后输出小于6 V 的电压,这时将该电压和峰值为6 V 的三角波进行比较,就可以根据IN- 的反馈电流幅值输出不同占空比的驱动信号,对不同的尘埃情况都能工作在恒流方式下。当发生火花放电时,直流高压发生器通过测量电源输出电流值,利用微处理器调节电压设定值,降低直流高压发生器的输出电压,使火花放电消失,当除尘实际电流值小于设定电流值时,微处理器增加电压设定值,使直流高压发生器的输出电压增加。 3 实验结果 当直流高压发生器的高频电源变压器输出电压为15 kV 时,变压器副边输出电压如图3 所示。实际电压幅值约为50 V 乘以分压比,脉冲周期恒定为27μs ,脉宽可调。提高占空比,输出功率增加,输出电压增加。波形顶部的振荡是由变压器的分布参数所致。脉冲高压发生器的高频电源变压器输出电压 幅值为10 kV ,其脉宽可调,波形与上述波形相似。除尘电源输出电压波形如图4 所示,它是直流高压叠加脉宽变化的高频脉冲电压,直流高压由用户根据除尘要求设定为低于最低闪烁电压以下,直流高压根据除尘环境变化输出电压,设定值由微处理器控制调整变化。而脉冲电压发生器由用户设定跟踪除尘电流,以使两电压叠加后,接近闪烁电压运行。
电除尘电源的第三个里程碑连成环保EPP-Ⅱ型高压脉冲电源的研发及应用
电除尘器在我国已有30年以上的历史，自然作为电除尘器的重要部分--高压电源也已经走过30多年的历程了。在这三十多年中,电除尘器电源有单相工频可控整流电源、工频恒流电源、三相可控整流电源、中频电源、调频式高频电源和调幅式高频电源及脉冲电源等多种形式。 但是从研发和应用的广度和深度来看,从1985年至2000年主要是工频电源,这是第一个里程碑; 2001 年至2015年主要是第二个里程碑--高频电源;从现在开始,电除尘器高压电源已经步入了第三个里程碑一脉冲电源。估计再过十年或十五年，脉冲电源也会如今天的高频电源一样，得到大家的认可和广泛的应用，到2030年新建电除尘器选择电源时，人们就不会考虑工频电源，很少考虑高频电源，而是更多地考虑脉冲电源了。 高压脉冲电源 高压脉冲电源主要由采用移相ZVT-PWM控制技术的全桥逆变电路和多个相互独立的低压固体开关式脉冲形成单元组成，以DSP为控制核心，以窄脉冲（100us及以下）电压波形输出为基本工作方式。在不降低或提高除尘器运行峰值电压的情况下，通过改变脉冲重复频率调节电晕电流，以抑制反电晕的发生，使电除尘器在收集高比电阻粉尘时有更高的收尘效率。 常见的脉冲供电装置有三种类型 第一种是高压脉冲电源装置使用火花间隙产生脉冲这种方法装置简单、费用较低，但要求有高精度的维护水平；其脉冲宽度在微秒量级或更窄工作峰值电压比常规电源提高较显著但目前功率容量相对较小。第二种是采用贮能式原理，由半导体开关、贮能电容、脉冲变压器漏感和电除尘器电容组成串联谐振电路产生高压脉冲，在脉冲期间未被电除尘器耗用的脉冲能量通过反馈二极管回送到贮能电容贮存起来，以供下一个脉冲使用，具有显著节能的优点。第三种是多脉冲供电装置。其特点是基础直流电压和叠加的脉冲都取自同一个特殊的变压整流器，所产生的脉冲是每间隔3ms~100ms发出50us~100us宽的短脉冲群。 目前，第二种类型的高压脉冲电源装置由于除尘效果及综合性能更加显著，应用场合更普遍；其电源装置随着半导体器件技术、脉冲电容技术和电压电流快速检测技术以及数字信号处理技术的进步，其可靠性得到了显著提高；目前浙江连成环保科技有限公司新研发并投入使用的的EPP-Ⅱ型高压脉冲电源是目前除尘器电源技术的一个新的亮点。其电源输出的高压脉冲的
基于SiC MOSFET的纳秒级脉冲电源研制 脉冲功率技术广泛应用于军事、环境保护、生物技术等领域,比如脱硫脱硝、脉冲杀菌、激光管驱动、阴极射线管扫描电路等。传统脉冲电源的主放电开关主要以真空弧光放电管、氢闸流管、火花隙为主,存在成本高、寿命短、外围电路复杂等缺点。 随着电力电子技术的发展,功率MOSFET和IGBT的性能越来越高,众多研究学者利用MOSFET或IGBT串并联组成高压固态开关替代传统放电开关,进而设计出纳秒级上升沿的高重复频率脉冲发生器。本文以SiC MOSFET为核心功率器件,设计了一台纳秒级脉冲电源,电源主要技术指标为:输出脉冲峰值可调范围为 0~30kV,脉冲重复频率为10Hz~1kHz可调,最大输出电流为80A,脉冲上升时间小于100ns。 本论文的主要工作如下:设计了纳秒脉冲电源的拓扑结构,主电路采用三级Marx发生器结构,研究了SiC MOSFET串联开关的静态和动态电压不均衡机制,给出了影响SiC MOSFET串联均压的关键因素。针对静态均压电路的特性,明确了均压电阻的设计方法,对于动态均压电路,采用负载侧RCD电路作为均压措施,并确定了相应参数的选取依据。 对比分析了正激式驱动、半桥驱动、反激驱动三种驱动方式的优缺点,确定采用半桥驱动的方式作为SiC MOSFET的串联驱动电路,该电路的隔离强度高、驱动电路设计方便,其驱动变压器的原边和副边绕组匝数均为1匝,可减少其分布参数的影响。通过实验测试了驱动电路的同步性,其驱动的延迟时间差异小于 10ns,同步性良好。 采用Microchip公司的dsPIC33FJl28MC706作为主控制芯片,整个控制系统
脉冲电路脉冲电路的基本知识在数字电路中分别以高电平和低电平表示1状态和0状态。此时电信号的波形是非正弦波。通常，就把一切既非直流又非正弦交流的电压或电流统称为脉冲。图Z1601表示出几种常见的脉冲波形，它们既可有规律地重复出现，也可以偶尔出现一次。脉冲波形多种多样，表征它们特性的参数也不尽相同，这里，仅以图Z1602所示的矩形脉冲为例，介绍脉冲波形的主要参数。（1）脉冲幅度Vm--脉冲电压或电流的最大值。脉冲电压幅度的单位为V、mV，脉冲电流幅度的单位为A、mA。（2）脉冲前沿上升时间tr--脉冲前沿从0.1Vm上升到0．9Vm所需要的时间。单位为ms、μs、ns。（3）脉冲后沿下降时间tｆ--脉冲后沿从0.9Vm下降到0.1Vm所需要的时间。单位为：ms、μs、ns。（4）脉冲宽度tk--从脉冲前沿上升到0.5Vm处开始，到脉冲下降到0.5Vm处为止的一段时间。单位为：s、ms、μs或ns。（5）脉冲周期Ｔ--周期性重复的脉冲序列中，两相邻脉冲重复出现的间隔时间。单位为：s、ms、μs。（6）脉冲重复频率--脉冲周期的倒数，即f =1／T，表示单位时间内脉冲重复出现的次数，单位为Hz、kHz、MHz。（7）占空比tk／T--脉冲宽度与脉冲周期的比值，亦称占空系数。 对电路来说，有个阻抗匹配问题，只有当阻抗匹配时，输出效果才最好，否则，有可能导致负载力不足，导致一旦外加电路，就会把电压拉下了，建议后面加一级运放增大负载能力 交流电源的零交越脉冲电路设计 时间：2012-04-25 14:58:04 来源：作者：本设计中的电路可生成一个交流电源的零交越脉冲，并提供电气绝缘。输出脉冲的下降沿出现在零交越点前约200μs。使用这个电路可以安全地停止一个可控硅栅极的触发，使之有时间正常地关断。只有当主电压约为0V时，电路才产生短脉冲，因此在230V、50Hz输入下只耗电200mW。 电路为电容C1充电，直至达到22V齐纳二极管D3的上限(图1与参考文献1)。电阻R1和R5用于限制输入电流。当输入整流电压降至C1电压以下时，Q1开始导通，产生一个几百微秒长的脉冲。IC1的耦合使得Q1方波发生器作出响应。rms工作电压只需要R1和R5。SMD的1206型电阻一般能承受rms为200V的电压。本设计将R1和R5之间的输入电压一分为二，总额定电压为rms值400V。D3用于将桥的电压限制在22V，因此后面所有元件都有较低的额定电压。22V齐纳管可以箝位在30V，因此本设计使用了一只50V、470nF的陶瓷电容。陶瓷电容较电解电容或钽电容有更好的可靠性，尤其是在高温下。如果愿意使用更便宜更小的25V元件，可以将齐纳管的电压改为18V，仍保有不错的安全边际。R4用于限制LED上的峰值电流。对LED电流的主要限制是整流AC输入的斜率。缓慢的斜率使得C1释放储存的能量时，Q1不会产生电流尖峰。
基于SG3525的3KW逆变电源设计 作者姓名：潘传义电子信息工程一班 指导教师：王生德 本电路利用48V直流蓄电池，可为后端提供3KW，2000V的高压直流电源。本电路设计的初衷是为电子捕鱼器后端产生脉冲波提供2000V直流电压。 本文对开关电源常用的电力电子器件做了简单介绍，重点介绍了 SG3525芯片的内部结构及其特性和工作原理，介绍了开关管MOSFET 的工作原理和开关动态特性等。设计了一款基于SG3525的推挽式DC-DC开关电源，提供高达2000V的直流电压。给出了系统的电路设计方法以及主要电路模块的原理分析和参数计算，特别是对开关电源高频变压器的设计给出了详尽的原理分析和各个参数的详细计算。 本电路采用推挽式开关变换，利用SG3525作为主要的控制芯片，产生两路互补的PWM方波脉冲控制开关管的通断。为提高PWM脉冲的驱动能力，加入桥式功率放大电路。滤波整流电路则采用桥式整流，RC滤波电路。另外，开关管工作频率高达25kHz，为此设计了RCD缓冲电路。考虑到电路环境的复杂性以及元器件的误差，电路在设计时对部分参数留有较大余量。 本电路的不同之处在于：采用两组相同的推挽变换电路且输出串联的设计，对变压器和整流滤波电路进行了有效的分压。产生高电压的同时，并没有大幅提高元器件的耐压要求，从而降低了对各种电力电子器件参数的要求。因而也使得电路的稳定性和可靠性更高。
本电路实现了从直流48V电压逆变到2000V直流电压的DC-DC变换供后续电路使用。本电路技术指标为：1）输入电压：蓄电池提供直流48V；2）输出电压：额定直流2000V；3）输出功率：最大3000W；4）输出波纹：无特殊要求，因此无需稳压电路。该系统工作过程：第一阶段：48V直流输入电压Ui经推挽电路变换成高频交流方波电压； 第二阶段：产生的交流方波电压经整流滤波电路分别产生1000V 直流电压，串联后实现2000V直流输出。 实验结果表明，该电源具有效率高，输出有效电压满足设计要求且运行可靠等优点。
高性能大电流脉冲电源的设计与实现 曹海源胡婷婷韦尚方万强孙斌卢常勇 （武汉军械士官学校光电技术研究所，湖北武汉 430075） 摘要 本文针对高功率脉冲DPSSL对激光电源的要求，综合运用了ARM7单片机控制技术、串联VICOR模块可调稳压源、IGBT功率器件及各种保护电路，设计并实现了小型、高效的半导体泵浦激光器驱动电源，具有电压调节范围宽、峰值电流高、控制精度高、良好的稳定性和高低温环境适应性等特点。测试表明：电源整机运行稳定可靠，达到了很高的技术指标要求，可广泛应用于军用激光测距、激光雷达、激光对抗等领域。 关键词 驱动电源；ARM7；电流脉冲；IGBT；VICOR模块 中图分类号 TN248.4 文献标识码 B Design and Realization of High Performance and Strong Current Pulse Power Supply Cao,Hai-yuan Hu,Ting-ting Wei,Shang-fang Wan,Qiang Sun,Bin Lu,Chang-yong (Opto-electronics Facility, Wuhan Ordnance Noncommissioned Officers School, Wuhan, Hubei, 430075, P.R.China) Abstract: In this paper, according to the request of the high power pulse DPSSL, we design and implement a compact, high efficiency power supply for DPSSL, which combines the control technology of ARM7 MCU, tunable voltage stabilizer using VICOR modules in series structure, IGBT power components, closed loop adjusting circuit, and various protective measures. It is specified as wide tuning range of the voltage, high peak current, high control precision, high stability, high adaptability to the high-low temperature, and so on. Test and measurement results show that our power supply operates steadily and reliably, and well meets the request of the performance index in the project. It can be widely applied in military laser rangefinder, Lidar, laser counterwork, and so on. Keywords: power supply; ARM7; current pulse; IGBT;VICOR module 1 引言 DPSSL（Diode Pumped Solid-State Laser）出现于八十年代末，与传统的灯泵固体激光器相比，它具有效率高、寿命长、结构紧凑、稳定性高等特点，广泛应用于军事、航空航天等领域中。我国从九十年代中期也开始把DPSSL作为激光应用领域的一个新方向来重点研究。而作为DPSSL的泵浦源，大功率半导体激光器对驱动电源的要求非常苛刻，不仅要提供几十甚至上百安培的电流，而且要求电流非常稳定可靠。驱动电源已经成为DPSSL在各个领域应用的核心技术，近几年来一直是人们研究的热点。本文的任务是研制DPSSL中大功率半导体激光器的脉冲驱动电源，根据系统的要求，电源输出电压为100V～200V连续可调，峰值电流为40A～80A连续可调，工作频率为5Hz～40Hz可调，脉宽为150us～300us可调，脉冲前后沿转换时间小于10 us，频率精度小于0.1％。同时，对驱动电源的保护机制和体积都有一定的要求。 2系统设计原理 脉冲电源的工作原理如图1所示，它由DC-DC变换、直流可调稳压控制、脉冲电流生成、稳流控制等部分组成。本文的输入为24V的低压直流电源，工作电流达6A，可以采用功率匹配的直流稳压电源，也可采用聚合物锂电池。DC-DC变换模块和电压调节电路将该直流低压逆变成100V～200V的直流高压，再采用特定的功率开关器件及其控制电路将直流高压变成所需脉宽及频率的电流脉冲，最后通过稳流控制电路完成对脉冲电流的稳流和整形，使其波形特征符合性能指标要求。
图解脉冲高压电源的实现方法 发布:2011-05-26 | 作者: | 来源: zhanghuadong | 查看:353次 | 用户关注： 最近接触了一些使用脉冲电源的朋友，发现他们在需要方波输出的时候，使用全桥加变压器，次级直接输出方波。个人觉得这种方式存在很大的缺陷，比如初级的振荡会传到次级，使输出波形很差；调节输出占空比比较困难；当频率比较低时变压器更难设计，体积也会变得很大；对于短路的抵抗力也相当差。使用高压开关可以完全解决以上问题。使用一个直流电源，加上一个开关，通过控制开关的导通与关断来实现脉冲输出。这种开关通过简 最近接触了一些使用脉冲电源的朋友，发现他们在需要方波输出的时候，使用全桥加变压器，次级直接输出方波。个人觉得这种方式存在很大的缺陷，比如初级的振荡会传到次级，使输出波形很差；调节输出占空比比较困难；当频率比较低时变压器更难设计，体积也会变得很大；对于短路的抵抗力也相当差。 使用高压开关可以完全解决以上问题。使用一个直流电源，加上一个开关，通过控制开关的导通与关断来实现脉冲输出。这种开关通过简单的电路，将MOS 管或IGBT串联，通过低感且较小的布局，实现任意频率任意脉宽的开关，且寿命长，易维修。 开关由大量的MOSFET或IGBT通过串联、并联，并通过紧凑、低感的布局组成的，体积小，性能好。自身包含驱动电路，是一个小体积的组件，具有极高的可靠性和优异的开关性能（包括低的导通阻抗，高的截止阻抗，纳秒量级的控制传输延时和百纳秒量级的开启和关断时间）。同时控制驱动电路和开关电路的全隔离，保证了开关即可以用于高端开关，也可以用于低端开关，还可以用于两个高压开关组成的推挽电路。开关的使用也是极其简单的，只要提供一个5V的供电和TTL的开关控制信号，开关即可以工作在固定的脉宽下，也可以工作在可变的脉宽下。所选用器件均为常用器件，成本低。高压开关可以通过系列化的生产，具有极宽的负载电压和电流范围。 同时控制驱动电路和开关电路的全隔离，保证了开关即可以用于高端开关，也可以用于低端开关，还可以用于两个高压开关组成的推挽电路。开关的使用也是极其简单的，只要提供一个5V的供电和TTL的开关控制信号，开关即可以工作在固定的脉宽下，也可以工作在可变的脉宽下。所选用器件均为常用器件，成本低。高压开关可以通过系列化的生产，具有极宽的负载电压和电流范围。 总体图如下所示：
电子枪高压脉冲电源 用 户 手 册 2011年8月
一、主要技术指标： 1. 输入：AC220V/50Hz； 2. 输出脉冲峰值电压：30kV(0-30kv可调)【负高压输出】； 3. 输出脉冲峰值电流：300mA(max)； 4. 输出脉冲宽度：2.0uS—6.0uS可调， 5. 脉冲平顶度(5%-95%脉宽)<1%； 6. 输出脉冲稳定度<1%（4小时内）； 7. 脉冲前沿<200nS； 8. 输出脉冲重复频率：25—50Hz，可调； 9. 脉冲电源输出采用一根1m长的高压电缆直接输出； 10. 电子枪灯丝电源：初次级隔离电压30kV，输出电压AC0-7.5V，电流AC0-50A, 调节初级输入电压, 可使输出电压连续可调, 电源输出采用一根1m 长的高压电缆直接输出； 二、电源电路框图 MARX组件（11节） 开关驱动电路取样，测量 直流高压电源 负载 控制、保护电路 三、外部接口 XS1：脉冲电压监测； XS2：脉冲电流监测； XS3：外同步触发信号输入； XS5：AC220V/50Hz电源输入； XS4：外部连锁 端子号连锁信号连锁关系备注 1 外部连锁1 连锁直流高压外部触点闭合电源正常，反之连
2 外部连锁1 锁高压，使高压输出为零 3 外部连锁2 连锁直流高压外部触点闭合电源正常，反之连锁高压，使高压输出为零 4 外部连锁2 5 外部连锁3 连锁灯丝外部触点闭合电源正常，反之连锁灯丝输出，使输出为零 6 外部连锁3 7 远控触发控制1 触发信号 外部触点闭合且面板触发控制选择开关置于“遥控”位置，触发脉冲输出正常，反之无脉冲输 出。 8 远控触发控制2 高压电缆：高压输出； 接线端子：接地 四、电源保护功能简介 本电源具有灯丝过流、灯丝欠流、高压过压和高压过流保护功能。 当正常开启电源后，如果出现灯丝欠流、高压过压和输出过流中任何一种故障均会自动切断电源的高压输出；如果出现灯丝过流故障，会自动切断灯丝输出，然后因为灯丝欠流故障同时切断高压输出，最大程度保护设备和人身安全。 高压过压、高压过流和灯丝过流均有故障锁存功能，只有在故障排除以后，复位后才正常。 灯丝欠流不具有故障锁存功能，只有实时连锁和显示。 以上四种保护在面板均有对应指示。 五、开关机流程及注意事项 1，确保外部连锁和供电电源正常； 2，检查面板上两个调压器旋钮是否都在“0”位？确认处于“0”位,； 3，开启面板“电源”按钮，电源指示灯亮； 4，检查面板有无故障指示灯亮（灯丝欠流除外），有故障则按面板“复位”按钮，消除开机随机故障；此时灯丝欠流指示应该是红灯亮； 5，缓慢调节灯丝调压器旋钮，直至输出额定值（面板上电表指示灯丝的初级电压、电流值，可以作为参考，用于观测和检查灯丝的工作状态），在调节过程中欠流指示灯会自动熄灭； 6，正常后面板高压指示灯显示绿色，代表可以正常加高压； 7，等待灯丝稳定，如果在加灯丝的过程中出现灯丝过流现象，会自动切断灯丝输出，此时应该把调压器调到“0”，复位后再缓慢调节灯丝调压器旋钮。 8，确认需要加高压时，缓慢调节高压调节调压器旋钮，直至输出到额定高压。 如果在加高压过程中出现高压过压和高压过流现象，会自动切断高压输出，此时应该把调压器调到“0”，复位后再缓慢调节高压调压器旋钮。 9，在使用本地触发时，先将“触发控制”选择开关置于“本地”位置，然后按下“本地触发”按钮，有正常的脉冲高压输出。在使用遥控触发时需将“触
1．绪论 1.1论文的研究背景 电源设备用以实现电能变换和功率传递，是一种技术含量高、知识面宽、更新换代快的产品。现今已广泛应用到工业、能源、交通、运输、信息、航空、航天、航运、国防、教育、文化等领域。在信息时代，上述各行各业都在迅猛地发展，发展的同时又对电源产业提出了更多更高的要求。显然，电源技术的发展将带动相关技术的发展，而相关技术的发展反过来又推动了电源产业的发展。当前在电源产业，占主导地位的产品有各种线性稳压电源、通讯用的AC／Dc开关电源、DC／DC开关电源、交流变频调速电源、电解电镀电源、高频逆变式整流焊接电源、中频感应加热电源、电力操作电源、正弦波逆变电源、大功率高频高压直流稳压电源、绿色照明电源、化学电源、UPS、可靠高效低污染的光伏逆变电源、风光互补型电源等。而与电源相关的技术有高频变换技术、功率转换技术、数字化控制技术、全谐振高频软开关变换技术、同步整流技术、高度智能化技术、电磁兼容技术、功率因数校正技术、保护技术、并联均流控制技术、脉宽调制技术、变频调速技术、智能监测技术、智能化充电技术、微机控制技术、集成化技术、网络技术、各种形式的驱动技术和先进的工艺技术。 1.2脉冲电源的特点及发展动态 脉冲电源是各种电源设备中比较特殊的一种，顾名思义，它的电压或电流波形为脉冲状。按脉冲电源的输出特性分类，有高频、低频、单向、双向、高压、低压等不同的分类，具体选择怎样的输出电压、输出电流和开关频率，根据具体的应用场合而定。按脉冲波形分，有矩形波、三角波、梯形波、锯齿波等多种形式，如图1．1所示。 图1．1各种脉冲波形 由于矩形波具有较好的可控性和易操作性，所以这种波形的应用居多。究其
自动化学院 本科毕业设计（论文）题目：纳秒脉冲电源硬件设计
摘要 脉冲电源有单正脉冲和双正、负脉冲电源，采用独特的调制技术，数字化控制，是高频开关电源技术的进一步发展与创新，在很多行业领域得到了广泛的应用。提高脉冲频率和电源效率是其主要的发展方向。而本设计文主要用单片机STC89C51作为微控制器和可编程逻辑器件CPLD EPM7160STC100-10，通过对CPLD 的编程实现对脉冲的调节。其中电源的控制主要有CPLD来完成，CPLD负责对脉冲宽度、脉冲间隔进行控制，把控制信息传递给下一级。其中CPLD的输入端可以由键盘输入也可以由计算机进行控制。这样就可以利用模块化设计的方法对电源硬件模块进行设计,开发出了全新的数字化的纳秒双脉冲电源，电压在0-15V，脉冲频率10M以上最小脉宽10ns。并运用Quartus对脉冲波形进行仿真，结果表明该电源完全符合设计的要求。 关键词：纳秒脉冲；脉冲电源； CPLD
ABSTRACT Pulse power with a single positive pulse and double positive, negative pulse power，Unique modulation technique，digital control, Further development and innovation of high-frequency switching power supply technology, In many industries has been widely applied. Improve the pulse frequency and power efficiency is the main direction of development. The text of this design is mainly used as a single-chip microcontroller STC89C51 and Programmable logic device CPLD EPM7160STC100, By programming the CPLD realize the pulse of the regulation. Which controls the power supply to complete the main CPLD, CPLD is responsible for the pulse width, the pulse interval are controlled. The control information is passed to the next level. CPLD inputs which can be entered from the keyboard can also be controlled by the computer. This method can be used for modular design of the power supply design of hardware modules, Developed a new digital dual-nanosecond pulse power, a voltage of 0 to 15V, pulse frequency than 10M,and the minimum pulse width 10ns. And the use of a pulse waveform simulation Quartus, The results show that the power supply is fully consistent with the design requirements. Keywords nanosecond pulse ; pulse power supply; CPLD
LCC串并联谐振充电高压脉冲电源设计 摘要：为了获取高重复频率、陡前沿高压脉冲电源，将LCC串并联谐振变换器用作高压脉冲发生器的充电电源。分析了LCC串并联谐振变换器在电流断续模式下的工作模态,给出了逆变器的参数设计原则。用PSIM对高压脉冲电源进行仿真分析和实验分析，并验证了设计思想的正确性。关键词：高压脉冲电源； LCC；谐振软开关；全桥逆变 采用MARX发生器获取陡前沿高压窄脉冲的电路较复杂，而且陡化前沿有许多设计和工艺上的困难；采用电感断路的方式容易获取高压脉冲输出，但对电感的充电必须迅速，而且储能时间不能过长，电源需具备较高的内阻和较大的功率，而断路开关是其发展的瓶颈。与电感储能装置相比，电容器的稳定且可重复的快速闭合开关要普及得多，电容器的能量保持时间远远大于电感储能装置，并且可以小电流充电降低对充电功率的要求。充电电源的高效率和小型化主要由充电电路决定，传统高压功率脉冲电源一般采用工频变压器升压，采用磁压缩开关或者旋转火花隙来获取高压脉冲，因而大都比较笨重，且获得的脉冲频率范围有限，其重复频率难以调节控制、脉冲波形不稳定、可靠性低、成本高。本文将LCC串并联谐振变换器作为高压脉冲电源的充电电源。LCC串并联谐振变换器结合了串联谐振变换器抗短路特性和并联谐振变换器抗开路特性的优点[1]，在输出电压、输出电流强烈变换的场合有着良好的特性和较高的变换效率。本文介绍了系统结构及LCC充电电路原理，以及采用通过仿真软件PSIM对LCC充电过程和发生器放电输出进行的仿真分析。1 LCC谐振变换充电高压脉冲电源系统结构1.1 电源主电路结构和工作原理电路由工频整流滤波、功率因数校正电路PFC(Power Factory Correction)、LCC谐振变换器、高频整流、电容充电储能、电感缓冲隔离、IGBT全桥逆变及脉冲升压变压器等单元构成。电路工作过程：220 V交流通过整流滤波和PFC校正得到输出连续可调的直流，通过LCC串并联谐振逆变经高频升压后向储能电容C充电，经过IGBT全桥逆变拓扑结构实现双极性脉冲输出。系统结构。 图中，LCC串并联谐振变换器由4个功率开关管与谐振电感Lr、串联谐振电容Cs、并联谐振电容Cp组成，工作原理是：利用电感、电容等谐振元件的作用，使功率开关管的电流或电压波形变为正弦波、准正弦波或局部正弦波，这样能使功率开关管在零电压或零电流条件下导通或关断，减少开关管开通和关断时的损耗，同时提高开关频率、减小开关噪声、降低EMI干扰和开关应力。 (4)开关模态4[t3，t4] 在此开关模态中，所有开关管和二极管均关断，iLr为零，vCp保持不变。在t4时刻，开关管Q2、Q4零电流开通，开始另一半开关周期，重复工作过程开始。电路工作波形，设在t0时刻，谐振电感的初始电流为 1.3 高压脉冲形成电路 高压脉冲的形成是通过对前级产生的高电压（电流）进行开关控制从而输出脉冲，设计中在开关速度满足要求的情况下，采用IGBT串联形式，利用全桥逆变拓扑结构实现双极性脉冲输出[4]。,当开关Q5、Q7闭合，Q6、Q8断开时，输出电压为正；当开关Q6、Q8闭合，Q5、Q7断开时，输出电压为负，得到双极性的脉冲输出。改变两组开关的切换频率，即可改变输出交流电的频率，控制开关管的导通与关断时间即可调节输出脉冲的占空比，得到脉宽与频率均可调的双极性高压脉冲波。整个系统的控制由控制器和驱动电路来实现，主要完成LCC 谐振电路的输出电压调节、控制和全桥驱动及后级脉冲形成电路的变频变宽输出脉冲控制和IGBT同步触发等。采用的TMS320F2812开发板，内部集成了16路12位A/D转换器、2个事件管理器模块、1个高性能CPLD器件XC95144XL，可实现过压、过流保护在内的电源系统运
静电除尘器脉冲高频电源 各类高压电源的性能对比与脉冲高频电源简介 概述 在饱受雾霾之苦的今天。随着我国对环境保护的日益重视，燃煤电厂的污染排放受到人们的关注，国家和地方环保部门对燃煤电厂污染物的排放和总量有了较严格的控制，并且排放标准逐年升高。这就迫使企业对现有的静电除尘器设备进行不断的升级和改造。但是现有的问题是，很多企业的静电除尘器在当初设计时没有考虑到未来的排放标准会如此苛刻，导致一批静电除尘器在今天的环保标准下排放超标。而在静电除尘器升级改造中，增加电场又没有足够的场地，用袋式除尘器又担心后期的维护成本。所以提高静电除尘器高压电源的供电技术，才是解决这个问题最有效的捷径。下面我们就通过粉尘的荷电机理与电源工作原理来论证一款由中国自主研发的新型静电除尘器高压电源——脉冲高频电源。
一、静电除尘器高压电源发展的三个阶段： 第一阶段：工频电源 1、恒流源：单相交流380V输入,变压器分档调幅调压，高压硅堆整流输出。输 出 频率100Hz。 二次电压输出波形：纹波较大的直流（DC）电压波形。 2、单相可控硅电源：单相交流380V输入，可控硅调相调压，高压整流变压器输 出。输出频率100Hz。 二次电压输出波形：纹波较大的直流（DC）电压波形。 3、三相可控硅电源：三相交流380V输入，可控硅调相调压，高压整流变压器输 出。输出频率300Hz。 二次电压输出波形：纹波较小的直流（DC）电压波形。 第二阶段：高频电源 1、按输出频率可分为：10 kHz、20 kHz、50 kHz。 2、按调压方式可分为：调频高频电源、调幅高频电源。 三相交流380V输入，可控硅/二极管调相调压，IGBT全桥逆变经高压整流变压器输出。输出频率10 kHz、20 kHz、50kHz。 二次电压输出波形：基本上纯直流的（DC）电压波形。 第三阶段：工频基波脉冲电源 工频基波脉冲电源：由两组独立电源组成即基波电源和脉冲电源。基波频率300Hz，脉冲频率100pps，脉冲宽度75μs； 第四阶段：脉冲高频电源： 由多组独立高频电源叠加组成。基波频率10～50 kHz，双脉冲频率1～10000 pps，脉冲宽度8μs；脉冲电源输入电压: 三相交流380V。 二次电压输出波形：直流（DC）电压波形叠加脉冲（PULSE）电压波形。即直流叠加脉冲（DC+PULSE）电压波形。