高压电源范文

高压电源范文第1篇

作者：王雅丽 毛晓惠 王英翘 李青 姚列英 单位：核工业西南物理研究院

高低电位隔离信号的测量在放电实验过程中，有许多测量点处于高电位，又因电源系统输出工作的地电位通过负载端一点接地，接地端离电源系统较远，这会产生一定的地电位，高压电源系统处于浮电位上。测量信号同样处于悬浮电位上，当 电位隔离措施采取不当时，会造安全隐患。因此，所有测量信号须采取有效的高低电位隔离措施，与数据采集系统隔离，使系统更加安全可靠。现有主回路的电压和电流信号采用霍尔电压传感器和霍尔电流传感器，已具备高低电位隔离的功能，因此不需另外考虑。控制时序电平信号、高电位的信号（例如调制器输出电压）都采用光纤隔离技术，其中模拟信号采用了V／F－光纤传输－F／V技术，原理结构如。是测试这种方式性能的图形，通过测试结果可以看出，这种传输方式线性度好，对温度不敏感，抗干扰能力强，响应时间比较快［2］。　脉冲高压测量用分压器的设计高压脉冲电源的实时、准确测量是一个非常关键的问题，高电位上输出地电压信号的获取一般采用分压器，而分压器是脉冲高压测量的第一级组成部分，这要求分压器具有良好的响应特性和稳定性。分压器原理简单，可分为电阻分压器、电容分压器、阻容分压器3种。由于该装置高压脉冲电源自身的工作特点，与一般冲击波电压、雷电波电压不同，分压器阻值选择既不能像直流测量选择偏大，流过分压器的电流比较小（0．5～1mA），也不能像冲击波电源电压测量选的偏小（10～20kΩ）。

这些杂散参数用集中参数考虑，根据电路理论最终推导出阶跃响应时间（式略）式中：R为分压器总电阻；R1为高压臂电阻；R2为低压臂电阻；L1为高压臂电感；L2为低压臂电感；C为分压器总的对地分布电容，如果忽略杂散电感的影响，则有T ≈RC／6［3－4］。通过式（1）可以看出杂散电容和杂散电感对阶跃响应时间的影响是相互独立的。由上述分析可知，对地分布电容Cg和杂散电感Lg是影响分压器响应时间的重要参数，杂散电感也包括电阻本身的电感。当加上高压时，就有电流流过这些电容，电容起到了分流作用，流过电容的电流大小与电压频率，电容容量都有关。频率越高，容抗就越小，从电容中流过的电流就越多。同理，电容越大，电容的分流作用也就越强。测量电压波形的上升时间比实际的要大。减少分压器的总阻值和对地杂散电容可以减少阶跃响应时间的电容项，这也是脉冲电阻分压器的电阻值不能过高的原因。但考虑高压绝缘和功率热效应，尤其是所测电源工作时间较长时，电阻值也不能过低。对地杂散电容取决于分压器的尺寸，在耐压范围内，尽量缩小尺寸是减少杂散电容的主要途径，为了提高耐压，必要时只能把分压器放在耐电强度较高的介质中。为了尽可能消除杂散电感对响应时间的影响，需要尽可能降低高压臂电感，必要时还可以增大低压臂电感来改善分压器的响应时间［5－8］。在实际设计中，Lg的选择应满足Lg／（R1＋R2）＜tr／20，Cg应满足式0．23Cg（R1＋R2）＜tr，其中tr为待测电压脉冲的上升时间，只要电源特性允许，分压器的阻值尽可能小。对比现有电阻的特性，最终选用玻璃釉膜电阻。RI－80型玻璃釉膜电阻，采用钉系金属玻璃釉膜做电阻膜，银钮合金做电极，该电阻高频特性好，可靠性高，耐湿耐温，功率大，体积比较小。在电阻的选择上同时考虑了电阻温度系数、耐压性能，绝缘、屏蔽和匹配等问题。杂散电容除通过试验确定外，通常用圆柱体计算，与分压器高度h有关，估算关系为C＝（10～15）h，式中h的单位为m。250kΩ分压器中C约为10pF，响应时间是0．4μs。为了标定所研制分压器的响应误差，本文将其测得波形与泰克高压探头（P6015A，分压比为1　000∶1）所测得波形进行了对比，观察其响应特性。图5是分压器标定波形结果对比图，其中，通道CH1为负载电流信号；CH2为P6015A测得脉冲电压信号；CH3为250kΩ分压器测得脉冲高压信号。（b）中CH1为负载电流信号；CH2为250kΩ分压器测得脉冲高压信号。用玻璃釉膜电阻制作的分压器和P6015A测试的波形吻合的比较好，并且在（b）中设计参数（250kΩ）的分压器和电流波形的上升暂态过程一致，满足电阻负载特性（标定条件是电阻负载）。

由于固态调制器开通过程中存在一定振荡，电压、电流波形上都有振荡，且趋势一致，满足电阻性负载特点。由此可知该电阻分压器能满足HL－2A装置脉冲高压电源系统响应下的测量要求，适合该高压电源系统的实际工况，并且测得波形具有比较高的保真度。但是对高频脉冲高压而言不但要求响应速度快，还要求高频特性好，不会使高频分量发生畸变，为此通过PSM高压电源对250kΩ分压器做了高频高压标定，PSM电源单元输出有效频率为140kHz，电压为25kV。（c）是标定高频高压特性波形图，其中通道CH2为P6015A测得高频电压信号；CH1为250kΩ分压器测得高频电压信号；图中可以看出，该分压器能真实的反映高频高压上升暂态过程，具有高频传输特性好的特点［9－10］。2．3　高电位隔离反馈控制信号的处理传统的电源反馈控制系统中，一般是模拟信号通过A／D采样转换后，再经过工控机计算处理调整参数。考虑到高压端的信号通过V／F－光纤传输－F／V传输后再经过A／D转换，线路复杂，转换环节多，制约了反馈控制系统的速度，因此设计了利用V／F转换电路，并且配合计数器电路，实现了数据采集及转换的功能。反馈系统需要的电源输出电压经V－F转换后的频率信号被输入至TMS320F2812型数字信号处理（DSP）芯片，计算出频率信号，再根据频率计算得到对应的电压值，从而实现了高速的A／D。　实验波形HL－2A放电实验时，在等离子体产生后，ECRH系统注入主机，基于星点控制技术的高压电源的关键工作点的波形。图中各波形分别为一个大功率调制器输出电压、电流及高压平台电压、电流。通过该图可以看出，电源的输出电压信号波形清晰、准确，能够正确反映电源的工作状态，为电源分析提供可靠的依据。在图中当调制器关断时高压平台有过冲现象，主要是由于滤波电感的特性造成的，当调制器关断时，负载电流急剧减小，而滤波电感中电流由于自身特性不能迅速减小，这部分电流将继续对滤波电容充电，从而使高压输出出现过冲［11－12］。三套高压电源测量系统在HL－2A装置实验中投入使用，测量波形反映了电源的供电情况及随时间的变化，并且为电源反馈控制系统及故障保护环节提供了可靠的信号，为分析和提高辅助加热系统的质量提供了可靠的保障。根据现有电源系统的运行特性，本文用集中参数元件的形式建立脉冲分压器模型，包括杂散电感、分布电容，得出比较直观的阶跃响应时间的计算公式，对如何降低响应时间提供了参考。该分压器能够应用于输出有效频率很高的基于PSM技术高压脉冲电源的测量，准确测量电压波形，进一步说明该分压器不但响应时间比较快，抗噪能力比较强，同时其高频特性较好，这都为现有高压脉冲电源的特性分析及反馈应用提供了更坚实的基础。设计的分压器，对长脉冲高压电源的测量有一定的借鉴意义，具有比较广泛的应用价值。确保可以进一步提高反馈控制系统的速度。随着高压电源性能不断的提高，对测量系统提出了更高的要求。在高频高压环境下，无论是测量系统响应时间还是电磁兼容都要不断提高，才能满足电源系统对测量的要求。这也是该测量系统下一步需要改进完善之处。

高压电源范文第2篇

干扰产生的原因与分类

在星点高压电源控制系统中，既有模拟信号又有数字信号，数字信号的高电平为5V，低电平为0V，实际的高电平为3.2V以上，低电平为1.4V以下；因此，控制系统所受干扰极易引起数字电路的逻辑状态发生改变，引起系统的逻辑和时序混乱。另外，由于现场电磁干扰严重，影响采集数据的真实性，不利于反馈控制系统工作。针对控制系统的具体情况，其可能的干扰源包括射频干扰、电源干扰以及信号通道产生的干扰。（1）射频干扰[3]。射频干扰指复杂的电磁环境对计算机控制系统及接口电路造成的干扰。实验证明，现场接地开关的动作产生的干扰及负载设备打火都容易引起控制系统的误动作。（2）电源干扰[4]。工频电源电压的大幅度波动或电流冲击有可能通过变压器、整流和稳压电路进入数字电路，经过滤波，各种高频辐射干扰有较大衰减，而一些低频干扰叠加在50Hz电源波形上，难以滤除，形成差模干扰。此外，还存在着由电力电子和各种继电器切换时向电网倒灌的瞬态干扰，如浪涌、快速脉冲群等现象。（3）信号通道干扰[5]。相关信号一般需要经过信号调理转换才能接入控制系统，在信号传输过程中存在干扰因素，包括信号间的串扰、阻抗不匹配引起的反射及从信号输出线间接引入的干扰。若接地不当，地线与接地回路之间也会形成干扰。（a）为现场内的某设备在实验期间的干扰情况，比较可以发现，实验期间的电磁干扰相当严重。（b）为实验期间此套高压电源的一些控制信号和输出电压的测量信号，可以发现，在现场的高压脉冲调制器开通和关断瞬间，对设备的干扰比较严重，圈A和圈B已经表示出来；圈C则是显示当现场的接地开关动作时，对控制信号和电压输出信号造成的干扰，正常的控制信号是在5V范围以内，而当接地开关动作时，控制信号可以达到10V，这也表明接地开关的动作确实对现场设备造成非常大的电磁干扰；圈D则是显示在高压输出波形上叠加的测量干扰信号，这直接影响控制系统的精准度。由此可见，整个高压电源控制测量系统工作在一个非常恶劣的环境下，有必要研究并且解决这些问题。

抗干扰设计

提高高压电源控制测量系统的抗干扰能力可以从硬件和软件两个方面考虑。其中，硬件系统的抗干扰设计是提高系统抗干扰能力的根本，软件抗干扰设计则是主要抑制外来干扰的作用。在这套高压电源控制测量系统中，进行了大量的抗干扰方面的设计。硬件抗干扰措施（1）电源[6]。整套控制系统是由工频电源供电，电网中本身含有浪涌电压噪声，同时由于现场的大功率制冷设备运行时也产生较大的高频尖峰脉冲，为此，需要对电源进行一些处理。首先，整套控制系统采用1∶1的隔离变压器为整套控制系统提供电源，其初级绕组和次级绕组都是分开绕制，各自加以屏蔽，可以减小初次级之间的分布电容；另外，由于控制接口部分抗干能力弱些，抛开开关电源，制作了高性能直流+5V、+12V、-12V的线性电源，为控制系统的电路提供工作电压。（2）滤波和去耦[7]。在接口机箱的电源进线处增加电源滤波器，在电路板的设计上，在冲击电流较大的器件电源端加旁路电容，对信号处理电路入口处、每一个集成块电路增加滤波电容。这些措施都可以降低瞬态电流的影响，并且对高频干扰进行滤波处理。另外，对于抗干扰能力弱、开关电流比较大的器件，在芯片的电源线和地线间直接增加去耦电容。（3）屏蔽和接地。屏蔽隔离是提高控制系统抗干扰能力的有效措施，将控制系统的接口部分用机箱屏蔽、整套控制系统用机柜屏蔽都能有效减少射频干扰的影响。对于高压电缆，采用了屏蔽电缆，抑制它作为噪声源向外部信号产生干扰。而对于信号电缆，为使其在噪声环境中不受噪声的电磁耦合，也采用屏蔽电缆，并且屏蔽体两端接地，减小回路所包围的面积，尽量选择双绞线作为屏蔽信号导线，减小噪声电流。考虑系统接地时，将机箱与机柜的外壳与电缆的屏蔽层直接与大地相连，能起到防漏电及屏蔽的效果。为了减小外部环境通过电源线对控制系统形成干扰，控制电路部分采用浮地方式，即将控制电路的地线与外部地线完全隔离，彻底切断外部干扰通过电源、地线串入数字电路。另外，在接口电路中广泛采用了光电耦合器件，使控制系统与外界通道做到完全的电气隔离。（4）信号通道间的抗干扰。在A/D采集11路信号采用独立的屏蔽电缆，进入A/D采集卡时采用单端输入，可以有效地避免信号通道之间的干扰。另外，由于控制系统与外部联系较多，大多数采用光信号传输，远程的数字信号利用数字光纤，在控制机柜内，专门制作光电/电光信号转换板，将从其他系统送来的光信号转换为电信号，同时，送到其他系统的信号也都转换为光信号后进行传输。对于其他系统送来的模拟量，也都进行V/F和F/V转换后进行传输。这些措施，都可以减小信号间的相互干扰以及避免接收其他系统的干扰信号。软件抗干扰设计软件抗干扰主要是通过程序设计手段，使系统能识别错误操作、错误状态和错误信息，避免由此产生系统程序运行方面的错误。在这套控制系统中，程序主要处理数字量和模拟量，采用C++[8]编写软件，因此，软件设计时重点在这两方面进行处理。（1）数字量的处理。数字量输入接口的噪声处理主要是程序延时和对输入数字量的多次识别，在规定的时间范围内，进行数字量的多次采样，然后按位进行逻辑乘，通过比较结果的判断来鉴别数字量输入信号的真伪，软件流程如图2。（2）模拟量的处理。在整套控制系统中，采集信号的准确度直接关系到控制系统的控制精度，由于高压输出要控制在1%的范围以内，需要根据电压采集信号进行反馈；另外由于高压电源的过压、过流保护相当重要，采集数据的准确度也直接关系到过压保护和过流保护是否准确到位，当系统出现过压、过流等情况时，需要立即做出反应，切断某些控制信号，使相关的控制信号由正值变为负值。基于以上两点，需要对采集到的数据进行处理，既保证数据采集的准确性，又需要保证程序合理有效地对故障进行反应处理。软件滤波的方法比较多，有限幅滤波法、中位值滤波法、算术平均滤波法、去最高最低值滤波法、递推平均滤波法、一阶滞后滤波法、加权递推平均滤波法等。在这套高压电源控制程序中，针对采样数据种类的不同，综合采用了递推平均滤波法、限幅滤波法、去最高最低值滤波法以及一阶滞后滤波法等几种数据处理方法。在采集输出高压时，在采样时间允许范围以内，尽量多采集数据，对这些数据进行去最高最低值滤波，。在测量电机电压信号时，由于这个信号是用于在程序中前馈使用，变化不是太大，则采用递推平均滤波法；进行PID控制算法时，采用了一阶滞后滤波法。采用这些数字滤波方法以后，可以尽可能避免采集到干扰点，最大限度地使采集值接近真实值。其他抗干扰设计由于整个高压电源系统复杂，软件抗干扰和硬件抗干扰不可能解决所有问题，此时，可以尝试改变数据采集测量点等方法，在满足数据采集要求的情况下，尽量远离干扰源。例如，在这套电源控制系统中，由于负载远离电源，电源与负载之间是通过高压电缆进行连接，为了采集更为准确的高压输出信号，可以在负载侧直接进行测量，通过模拟光纤将采集值送到电源控制系统，这样也能减少电磁干扰。另外，对于接地开关干扰较大的情况，由于高压电源是脉冲工作方式，则可以采取在保证系统安全的情况下，延迟接地开关的动作时间，避免控制系统在电源工作期间受到干扰。

结束语

高压电源范文第3篇

抗干扰设计

提高高压电源控制测量系统的抗干扰能力可以从硬件和软件两个方面考虑。其中,硬件系统的抗干扰设计是提高系统抗干扰能力的根本,软件抗干扰设计则是主要抑制外来干扰的作用。在这套高压电源控制测量系统中,进行了大量的抗干扰方面的设计。硬件抗干扰措施(1)电源[6]。整套控制系统是由工频电源供电,电网中本身含有浪涌电压噪声,同时由于现场的大功率制冷设备运行时也产生较大的高频尖峰脉冲,为此,需要对电源进行一些处理。首先,整套控制系统采用1∶1的隔离变压器为整套控制系统提供电源,其初级绕组和次级绕组都是分开绕制,各自加以屏蔽,可以减小初次级之间的分布电容;另外,由于控制接口部分抗干能力弱些,抛开开关电源,制作了高性能直流+5V、+12V、-12V的线性电源,为控制系统的电路提供工作电压。(2)滤波和去耦[7]。在接口机箱的电源进线处增加电源滤波器,在电路板的设计上,在冲击电流较大的器件电源端加旁路电容,对信号处理电路入口处、每一个集成块电路增加滤波电容。这些措施都可以降低瞬态电流的影响,并且对高频干扰进行滤波处理。另外,对于抗干扰能力弱、开关电流比较大的器件,在芯片的电源线和地线间直接增加去耦电容。(3)屏蔽和接地。屏蔽隔离是提高控制系统抗干扰能力的有效措施,将控制系统的接口部分用机箱屏蔽、整套控制系统用机柜屏蔽都能有效减少射频干扰的影响。对于高压电缆,采用了屏蔽电/！/缆,抑制它作为噪声源向外部信号产生干扰。而对于信号电缆,为使其在噪声环境中不受噪声的电磁耦合,也采用屏蔽电缆,并且屏蔽体两端接地,减小回路所包围的面积,尽量选择双绞线作为屏蔽信号导线,减小噪声电流。

考虑系统接地时,将机箱与机柜的外壳与电缆的屏蔽层直接与大地相连,能起到防漏电及屏蔽的效果。为了减小外部环境通过电源线对控制系统形成干扰,控制电路部分采用浮地方式,即将控制电路的地线与外部地线完全隔离,彻底切断外部干扰通过电源、地线串入数字电路。另外,在接口电路中广泛采用了光电耦合器件,使控制系统与外界通道做到完全的电气隔离。(4)信号通道间的抗干扰。在A/D采集11路信号采用独立的屏蔽电缆,进入A/D采集卡时采用单端输入,可以有效地避免信号通道之间的干扰。另外,由于控制系统与外部联系较多,大多数采用光信号传输,远程的数字信号利用数字光纤,在控制机柜内,专门制作光电/电光信号转换板,将从其他系统送来的光信号转换为电信号,同时,送到其他系统的信号也都转换为光信号后进行传输。对于其他系统送来的模拟量,也都进行V/F和F/V转换后进行传输。这些措施,都可以减小信号间的相互干扰以及避免接收其他系统的干扰信号。软件抗干扰设计软件抗干扰主要是通过程序设计手段,使系统能识别错误操作、错误状态和错误信息,避免由此产生系统程序运行方面的错误。

在这套控制系统中,程序主要处理数字量和模拟量,采用C++[8]编写软件,因此,软件设计时重点在这两方面进行处理。(1)数字量的处理。数字量输入接口的噪声处理主要是程序延时和对输入数字量的多次识别,在规定的时间范围内,进行数字量的多次采样,然后按位进行逻辑乘,通过比较结果的判断来鉴别数字量输入信号的真伪,软件流程如图2。(2)模拟量的处理。在整套控制系统中,采集信号的准确度直接关系到控制系统的控制精度,由于高压输出要控制在1%的范围以内,需要根据电压采集信号进行反馈;另外由于高压电源的过压、过流保护相当重要,采集数据的准确度也直接关系到过压保护和过流保护是否准确到位,当系统出现过压、过流等情况时,需要立即做出反应,切断某些控制信号,使相关的控制信号由正值变为负值。基于以上两点,需要对采集到的数据进行处理,既保证数据采集的准确性,又需要保证程序合理有效地对故障进行反应处理。软件滤波的方法比较多,有限幅滤波法、中位值滤波法、算术平均滤波法、去最高最低值滤波法、递推平均滤波法、一阶滞后滤波法、加权递推平均滤波法等。

在这套高压电源控制程序中,针对采样数据种类的不同,综合采用了递推平均滤波法、限幅滤波法、去最高最低值滤波法以及一阶滞后滤波法等几种数据处理方法。在采集输出高压时,在采样时间允许范围以内,尽量多采集数据,对这些数据进行去最高最低值滤波,。在测量电机电压信号时,由于这个信号是用于在程序中前馈使用,变化不是太大,则采用递推平均滤波法;进行PID控制算法时,采用了一阶滞后滤波法。采用这些数字滤波方法以后,可以尽可能避免采集到干扰点,最大限度地使采集值接近真实值。其他抗干扰设计由于整个高压电源系统复杂,软件抗干扰和硬件抗干扰不可能解决所有问题,此时,可以尝试改变数据采集测量点等方法,在满足数据采集要求的情况下,尽量远离干扰源。例如,在这套电源控制系统中,由于负载远离电源,电源与负载之间是通过高压电缆进行连接,为了采集更为准确的高压输出信号,可以在负载侧直接进行测量,通过模拟光纤将采集值送到电源

控制系统,这样也能减少电磁干扰。另外,对于接地开关干扰较大的情况,由于高压电源是脉冲工作方式,则可以采取在保证系统安全的情况下,延迟接地开关的动作时间,避免控制系统在电源工作期间受到干扰。 结束语

高压电源范文第4篇

【关键词】智能功率模块;脉宽调制;调压调频;单片机

引言

IPM智能功率模块集成了门极驱动和短路、过流、欠压以及过热等保护功能，可使逆变电路在较高频率下工作，具有结构紧凑、性能稳定、驱动简单效率高等优点。采用IPM智能功率模块和PWM脉宽调制技术研制了一台单相的调压调频中频高压电源。电源可为一电容极小的电极间提供幅值为0～10kV、频率为8～10kHz的电压。

1.系统结构

系统结构见图1，其主回路为交流―直流―交流的电压型变频电路，由调压模块、低频整流滤波模块、IPM逆变模块、中频滤波模块、变压器升压模块以及高压整流模块等组成。

图1 系统结构示意图

控制系统采用89C52单片机和PWM专用控制芯片SG3524。单片机系统对系统电路中出现的过压、过流及短路等故障进行检测和控制，若系统出现故障，单片机立即发出故障信号封锁PWM芯片SG3524的输出，并显示故障标志。PWM芯片SG3524输出一对互补的脉宽调制信号，经过光耦隔离后形成两对互补的脉宽调制信号去触发IPM。

2.脉宽调制电路

脉宽调制电路如图2所示，采用Silion General公司生产的PWM芯片SG3524。此芯片内部具有5V、50mA的基准电压及短路保护电压稳压器，为内部电路提供电源及外部基准。它还提供了一个稳定的振荡器，其频率由外接电阻R和外接电容C设置，f=1.1/RC。将SG3524芯片内部误差放大器接成射极跟随器的形式，即将1脚和9脚相连，则补偿端9（即误差放大器和限流放大器的输出端）的电压与输入端2的电压相同。

从基准电压端16脚通过调节Rp获一理想的电平信号，将此信号加到SG3524的2脚上，与SG3524内部产生的锯齿波调制信号比较后，得到一对反相的脉宽调制信号，再经光耦隔离得出所要的四路脉宽调制信号。

图2 脉宽调制电路

3.控制电路与智能功率模块IPM的连接

IPM智能功率模块选用三菱公司生产的PM10CSJ060。PWM脉宽调制信号与PM10CSJ060的连接如图3所示。

PM10CSJ060内部有6个IGBT单元，因制作单相电源，只需4个单元即可。选用了U、V两相的控制输入与输出端。图中2脚（UFO）、6脚（VFO）和18脚（FO）为故障输出信号（即过流、短路、欠压和过热等），将这些信号送入89C52单片机中。当故障发生时，89C52单片机将显示故障标志并立即封锁PWM芯片SG3524的输出，起到快速保护的作用。

图3 脉宽调制信号与PM10CSJ060的连接图

4.故障报警电路

故障报警电路如图4所示，由ATMEL公司的89C52单片机作为控制核心。输入的故障信号有两类：一类是主回路过压过流信号，另一类是智能功率模块的故障信号（短路、过流、欠压、过热等）。当单片机检测到有故障信号时，将立即封锁SG3524的触发输出，同时输出声光报警，为了保证系统的可靠性，应将主回路的输入电压切断，查出故障并排除后，再接通主回路。

图4 单片机组成的故障报警电路

5.输出回路

IPM输出电压经过L和C滤波后送到中频变压器TP升压，再经全波整流后送往负载。为了使输出波形达到要求，在输出端并联一个电阻R0，其阻值应选择合适。若R0很大，将导致放电时间常数R0C0（C0为输出端分布电容）很大，使得输出电压不能降到零。若R0太小，会导致R0上消耗的功率过大。

6.仪器性能及结论

由上述原理和方法，制作了一台单相调压调频高压电源，其主要技术指标如下：

输入电压：50 Hz，AC200～240V。

输出电压、频率：单相正弦半波电压峰值0～10 kV可调;频率8～10kHz可调。

过载能力：120%，10min。

负载性质：很小的电容或很大的电阻。

使用环境：温度为-10～+35℃，相对湿度<85%。

此电源具有性能稳定、控制简单、操作方便和成本低等优点，使用效果良好。

参考文献

[1]万福君，潘松峰.单片微机原理系统设计与应用，中国科技大学出版社 2004.

[2]沙占友，蔡宣三.开关电源的原理与设计，电子工业出版社，1998.5.

[3]刘胜利，高频开关电源实用新技术，机械工业出版社，2005.

[4]上海嘉尚电子科技公司 IPM智能功率模块应用手册.

高压电源范文第5篇

关键词：电子束曝光机； 高压电源； 制版精度； 复合补偿

中图分类号：TN710-34； TM46 文献标识码：A 文章编号：1004-373X(2011)24-0014-04

A Precision High-voltage Power Supply with Compound Regulation Mode

CHEN Zhen-sheng1, LIU Bo-qiang2, YIN Shu-xia1, QI Shuang1

(1. Shandong Kaiwen College of Science & Techlology, Jinan 250200, China;

2. Shangdong University, Jinan 250061, China)

Abstract： In order to ensure the high static accuracy and the high dynamic stability of high-voltage power supply used for elctron beam exposure apparatus, two schemes of compound regulation (in combination with direct regulation and indirect regulation) and compound compensation (in combination with centralized compensation and dispersed compensation) are adopted in the high-voltage powe supply. Some reasonable circuit design items and effective processing measures are used to guarantee the achievement of high stabiliy and the low ripple voltage. The testing of the performace indexes and the practical usage show that the power supply can satisfy the high precision requivements of the electron beam exposure apparatus. All of its performance indexes can reach or exceed the original design reqirements.

Keywords： elctron beam exposure apparatus; high-voltage power supply; plate making accuracy; compound compensation

由于电子束曝光机的高压电源波动对曝光机的束流大小、束斑直径及扫描尺寸都有直接影响，因而提高高压电源的稳定性和可靠性，降低高压电源的纹波，是保证电子束曝光图形高精度的必要措施［1］。为了满足新型电子束曝光机对高压电源高精度的要求，在电源系统的设计中，采用了直接调整和间接调整相结合的系统调整方案，还采用了集中补偿和分散补偿相结合的系统补偿方式，对关键技术采取了针对性的有效措施，研制出了输出电压高达30 kV的精密高压稳压电源。

1 主要设计特点

30 kV精密高压电源原理框图如1所示。主要设计特点体现在以下几个方面。

1.1 采用交流预稳与直流预稳

如图1所示，220 V工频电压经稳压变压器交流预稳压后再给高压电源系统各单元电路进行交流供电。稳压变压器的电压调整率小于等于1%，负载稳定度小于等于2%，它对甚低频、音频和高频干扰都有比较强的抑制作用。稳压变压器还有过载保护特性，当输出电流达到保护值时，输出电压急聚下降。稳压变压器的采用，对电源系统的稳定性、抗干扰性和可靠性起到重要的保证作用。

图1 30 kV精密高压电源原理框图本电源系统有5个前级稳压电源，分别为各相应单元电路提供直流电源。这些稳压电源必须有足够高的稳定性，才能保证高压输出高技术指标要求。其中，基准电压源和前置放大器K1的工作电源性能指标要求最高，电压调整率小于等于2×10-4,负载调整小于等于5×10-4,纹波电压有效值小于等于1 mV,温度系数小于等于5×10－5 ℃-1。

1.2 采用复合调整方案

复合调整方案指直接调整和间接调整相结合的电源系统调整方案。直接调整是在高压回路内进行的直接调整方式。它的调整闭合环路由图1中的取样分压器、比较放大器（K1，K2，K3）、补偿网络Ⅰ、倍压整流滤波器和调整管组成。直接调整具有调整速度快，动态稳定性好的优点，可在高环路增益和具有交流负反馈的情况下不自激，从而有利于实现高静态精度的要求［2］。间接调整是调整器件设置在低压侧的调整方式，调整闭合环路由取样分压器、比较放大器、补偿网络Ⅱ、跟随器、5 kHz振荡器和倍压整流滤波电路等组成。间接调整通过调整5 kHz正弦振荡器的输出幅度，进而使倍压整流滤波器的输出电压得到前级预稳，使直接调整环路中调整管有一个尽可能低的管压降设计值。这样既能改善系统性能，又能延长调整管的使用寿命。间接调整环路是一个大闭环系统，为防止自激，保证系统的稳定性，间接调整环路增益应适当低。

1.3 采用复合补偿电路方案

复合补偿是指集中补偿和分散补偿相结合的电路结构，其目的是为了解决因直接调整环路的高增益设计而带来的动态稳定问题。集中补偿是通过将放大器K2设计为PID放大器而实现的，电路见图2所示。为了减小各参数之间的影响，使C2C1,R1R2,PID放大器的传输函数为［3］：G1(s)≈(T1s+1)(T2s+1)T0s

(1)式中:T1，T2为微分时间常数， T1＝C1R1 ，T2＝C2R2；T0为积分时间常数，T0＝C1R0。

图2 PID放大器原理图分散补偿是指在比较放大器的输出端（K2的输出端）分别对两调整环路设置两个电路结构相同，但参数不同的补偿网络，其电路如图3所示。网络的传输函数为:G2 (s)≈T1′s + 1T2′s + 1

(2)式中:T1′为微分时间常数，T1′＝R2C ；T2′为积分时间常数，T2′＝（R1+R2）C。

1.4 逆变器选用5 kHz正弦振荡器

通常，高压电源均采用高效率的饱和式逆变器，但它不适合高精度高压稳压电源，原因是输出波形中有大的尖峰脉冲，会使高压输出呈现出很大的纹波电压［4］ 。为此，采用5 kHz正弦振荡器，将700 V直流电压变换为振幅高达320 V的5 kHz正弦电压。正弦电压再经升压变压器升压、倍压整流滤波器后，可获得33 kV的高电压。由于正弦振荡器输出不存在尖峰脉冲，这就有效地降低了高压输出中的纹波电压。

图3 分散补偿网络结构1.5 采用交流平衡器

为了抑制高压电源输出工频纹波，采用了交流平衡器，它可输出幅度和相位均可调的工频电压。该电压经比较放大器放大后，传递到电源输出端，可有效地抑制抵消输出端的工频纹流电压。

1.6 采用双通道放大器作为比较放大器

直流通道由K1，K2构成，交流通道由K3，K2构成。采用双通道放大器可兼顾直流增益和交流增益的不同要求，使电源系统既有高的静态精度和好的动态稳定性，又能有效地降低输出纹波电压。

2 提高稳定度的措施

稳压电源的精密度和稳定性主要取决于基准电压的精度、比较放大器的增益高低及其稳定性、取样分压比的稳定性［5］。为此，采取了以下针对性措施。

2.1 比较放大器的增益核定

由于电源系统采取前级交流预稳和直流预稳，并且比较放大器前置级和基准电压源都置于电磁屏蔽恒温槽内，再加上采样电阻采用绝缘油冷脚，因此输出电压受输入工频电压和温度的影响可以忽略。这样放大器的增益仅由电源的负载效应核算即可。根据直接调整环路Ⅰ，可得图4所示的信号流图。

图4 调整环路Ⅰ信号流图图中：Rd为调整管内阻；Ri为整流滤波器内阻；ΔUo为输出电压变化量；μ为调整管放大系数；n为取样分压比；K为比较放大器增益绝对值；P为补偿网络的衰减系数；ΔUg为调整管栅阴电压变化量；ΔIh为负载电流变化量；ΔId为整流电路输出电流变化量；图4中，μKnPμ1，RiRd。由图4可推出：K≈Ri|ΔIh|μnPUo|ΔUo|/Uo

(3) 设计要求在|ΔIh|=100 μA时， |ΔUoUo|≤2×10－5,K应满足下式：K≥Ri|ΔIh|2×10－5μnP|Uo|

(4) 由式（4）计算出输出电压为20 kV的K值应满足K≥3×105。为留有余量，K的设计值为6×105。

2.2 比较放大器前置级设计

对多级直流放大器来说，零点漂移、噪声系数、增益稳定性等重要技术指标主要由前置级决定，并且前置级增益越高，其决定作用就越强［6-7］。因此前置级放大器的精密度对比较放大器的精度起决定作用。前置放大器电路如图5所示。电路中运算放大器选用目前精密极高的斩波稳零集成运放ICL7650［8］,其失调电压温漂小于等于0.01 μV/℃,输入失调电流大于等于0.5 pA，开环增益大于等于5×106,共模抑制比小于等于1×106。电路所用电阻均用精度为0.01%的Rx700.5 W型高精密电阻。前置级增益设定值应尽可能高，设定值为2×104。把前置级电路置于电磁屏蔽恒温槽内，以减小增益温漂和电磁干扰。

2.3 采用精密电压基准源

采用REF102型高精度电压基准源，其输出电压10 V，温漂小于等于2.5 PPM/℃,长时间稳定为10 PPM/100 h，在0.1～10 kHz频段内，噪声电压小于等于6 μV［9］。对REF102的电路进行严格的低温漂、低噪声设计，并将整个电压基准电路设置在电磁屏蔽恒温槽内，进一步减小基准电压的温漂和电磁干扰［10］。

2.4 保证取样分压比的稳定性

取样分压器的高压臂电阻全部选用4 MΩ，2 W的Rx70型精密电阻，并将其全部镶入密封的有机玻璃圆筒内，再把圆筒放入绝缘油箱内。低压臂电阻选用0.5 W的Rx70型精密电阻。低压臂电阻全部放入电磁屏蔽恒温槽内。分压器高压端电阻的电晕放电将严重影响分压比的稳定性和可靠性。为防止分压器电晕放电发生，在分压器的高压端装有直径为400 mm,表面光洁度在7以上的椭圆球，使高压端的最大场强小于2.6 kV/cm。这一措施，切实有效地消除了电晕放电发生，保证了分压比的稳定性。

3 技术指标测试与测试结果

测试电路如图6所示。图中负载电阻RL的电流用来模拟电子束曝光机电子枪的束流。调整RL可调节高压电源负载电流。μA表用来检测电源负载电流；自耦变压器用来调整设定高压电源工频输入电压。

图6 性能指标测试电路3.1 技术指标测试

（1） 纹波电压测试

电源输入电压Ei维持220 V不变,在额定负载电流100 μA情况下，高压输出经过0.035 μF，35 kV的高压电容隔直后，其交流分量耦合到10 MΩ电阻上，用LM400型示波器测量其上的纹波电压。

纹波的主要成份为5 kHz分量，其次是50 Hz分量。考虑高压电容的容抗以及示波器的输入阻抗，根据上述情况可由测得的4 MΩ上的纹波电压换算出输出纹波系数。

（2） 电压调整率的测量

维持额定负载电流100 μA不变，输入工频电压Ei改变±10%。输出高压经分压器分压得一低值电压。用7位半数字电压表HD3455A测量这一低值电压。由此可换算出电压调整率。

（3） 负载调整率的测量

维持输入的工频电源电压Ei为220 V不变，改变负载电流100 μA,用数字电压表测量分压器的输出电压，由此换算出负载调整率。

（4） 长期稳定度的测量

维持工频输入电压不变和额定负载电流不变。用数字电压表HD3455A连续测量9 h，由此测算出长时间稳定度。

3.2 测得技术指标

输出电压：20 kV,25 kV,30 kV。

输出电流：额定值100 μA,最大值300 μA。

电压调整率(～220 V＋10%)：

20 kV :≤3.5×106；

25 kV :≤2×106；

30 kV :≤3×106。

负载调整率（负载电流变化100 μA）:

20 kV :≤2×106；

25 kV :≤4×106；

30 kV :≤3×106。

纹波系数（负载电流为100 μA）:

P-P/Uo≤5×10－6

长期稳定度（负载电流为100 μA）:

≤2.5×105／h；

≤4×105／4h。

3.3 高压电源的实际应用

高压电源给电子束曝光机电子枪提供加速电压。高压输出的正级与电子枪阳极相接、负极与电子枪阴极相接。投入实际应用1年多以来，性能稳定，效果良好，提高了电子束曝光机的制版精度。对于4 mm×4 mm的扫描场，因高压电源波动引起的扫描场波动仅有0.01 μm，精度可达0.3×105。由于加速电压的长期稳定性好，大大提高了电子束曝光机长时间工作时的制版合格率。

4 结 语

本文提出了既采用直接调整与间接调整相结合，又采用集中补偿与分散补偿相结合，使实现高压稳压电源系统既有高静态精度，又有高动态稳定性的切实有效的设计方案。对前置级放大器、基准电压源和取样分压器的高精度设计是提高高压电源精密度的关键措施。采用交流平衡器、交流负反馈和交直流前级预稳，是实现低纹波输出的强有力措施。

参 考 文 献

［1］ 顾文琪.电子束曝光微纳加工技术［M］.北京：北京工业大学出版社，2004.

［2］ 樊生文，王泽庭，李正熙.基于移相全桥的电子束焊机高压电源研制［J］.电力电子技术，2010,18（3）：84-86.

［3］ 胡寿松.自动控制原理［M］.北京：科学出版社，2007.

［4］ 丛艳娟，李敏远.基于模糊自整定控制的400 Hz逆变电源系统［J］.电力电子技术，2011，45（5）：95-97.

［5］ 王增福.新编线性直流稳压电源［M］.北京：电子工业出版社，2004.

［6］ 史瑞超，刘红星，郁健，等. 压电信号采集中放大电路前置级的设计［J］.现代电子技术，2011，34（10）：179-181.

［7］ 蔡建新，张唯真.生物医学电子学［M］.北京：北京大学出版社，1997.

［8］ 张国雄.测控电路［M］.北京：机械工业出版社，2006.

［9］ 杨振江，蔡德芳.新型集成电路使用指南与典型应用［M］.西安：西安电子科技大学出版社,2000.

［10］ 管佳伟，吴虹，孙伟峰.无电阻低压温漂的CMOS基准电压源［J］.电子设计工程，2010,18(3):84-86.

作者简介: 陈振生 男，1946年出生，山东东平人，教授。从事电子技术应用及精密高压电源的研究工作。

刘伯强 男，1956年出生，山东枣庄人，博士研究生，教授。从事电工电子技术及计算机控制技术的研究工作。

殷淑霞 女，1976年出生，山东微山人，实验师。从事电工电子技术的教学与研究工作。

高压电源范文第6篇

关键词：双回路供电 高压电源快切 电网继电保护

中图分类号：TM77 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）11（b）-0026-02

双回路供电是保证企业重要负荷不间断工作的重要方法，但双路电源切换的过程中会对电力系统造成冲击，如果冲击过大，可能会导致电网彻底断电，因此下文主要就高压电源切换装置的电源切换过程进行简单的讨论分析，重点讨论切换过程中可能会导致保护装置误动的原因，提出一种减小电源切换冲击的方法，从而保证负荷的正常供电。

1 高压电源快切过程概述

电力负荷的供电电源可能会由于设备故障等等导致母线的电源进线断路器跳闸，此时，与母线连接的电动机内还存在着残留的定子电流和转子电流，电动机的定子绕组会产生残留电压，随着时间的延长，残留电压的频率以及大小会逐渐减少，而母线上连接的负荷的大小、电动机的台数等相关因数会影响到残留电压衰减的速度。母线残压用uM表示，则uM表达式如下所示：

母线残留电压的存在说明这种情况下，电动机在发电状态下运行，感生电势为交流电，初始频率为（1-s0）ωs，异步电动机失电瞬间感生电势的频率为会发生突变，ω的初始值为s0ωs 。将母线残压进行简化，可以得到。

电源切换的过程中，备用电源和工作母线之间的频率的差值以及差拍电压会随着时间的延长不断增加，各相电流起始的角度差值会呈现周期性的变化，此时母线残留电压、备用电源以及差拍电压的变化规律见图1。

由图1可以明显的看出，差拍电压幅值ΔV在不断的振荡，当母线的残留电压衰减为0时，差拍电压不再发生变化，与备用电源额定电压值相同。

B、D、F点对应的压拍电压为额定电压的1.1倍，B点为快速切换方式下压拍电压最大的点，E点为同期捕捉切换方式下压拍电压最大的点。

2 电源切换对企业电网继电保护的影响

某企业电网系统有两条电源进线，两条电源进线的供电母线相同，因此两侧电源电压初始相角差可以记为0，它们分别通过降压变压器带一段母线，电网正常工作时，两段母线分裂运行，断路器呈现断开状态，当某一母线发生故障跳闸之后，快切装置动作，断路器闭合，两段母线同时由同一台变压器带动工作。故障电源与备用电源进行切换的过程中，母线残留电压逐渐减小，差拍电压的存在会冲击到供电系统，当冲击达到一定程度之后，电网中的继电保护装置可能会误动，电源切换对企业电网继电保护的影响主要有以下几个方面。

（1）电源切换过程中，差动保护装置两侧会呈现不同的TA暂态特性，差动回路在冲击电流的作用下会产生不平衡电流，会引发差动保护装置动作；由于差动保护二次回路接线会存在较大的差别，装置两侧的TA暂态特性、TA输出阻抗等等因素都会有所不同，电源切换过程中差动回路在冲击电流的作用下会产生较大的不平衡电流，会引发继电保护装置动作。

（2）电源切换过程中，两段母线间的备用电源变压器支路和联络线会出现冲击电流，一般情况下，联络线上都设置有定时限过流保护装置以及电流速断保护装置，如果电源切换过程中操作不当，可能会使这部分继电保护装置动作。备用电源变压器或者线路上也会安装定时限过流保护装置以及电流速断保护装置，这部分速断保护装置的设定值是根据电网中三相短路电流的最大值确定的，过流保护装置的设定值则是根据自启动电流与变压器励磁涌流的和确定，电源切换过程中，如果冲击电流较大，可能会引发备用电源的支路保护装置动作，导致切换失败。

（3）电源切换过程中，随着时间的延长，工作母线残留电压会逐渐减小，当残留电压小于一定值后，可能会引起电动机低电压保护装置动作，因此电源切换时间不宜过长。

3 快切装置与继电保护配合的措施

高压电源切换时，无论采用何种切换方式都会产生冲击，导致继电保护装置误动，使得备用电源切换失败，为了有效地防止继电保护装置跳闸，保证电源切换的成功，必须采取一定的解决措施。

（1）工作母线失压后，将不重要的负荷切除只留下系统中一些重要的负荷能够有效地减小电源切换过程中产生的冲击电流。实际的切换过程中，将部分负荷切除不会对母线残留电压的衰减产生较大的影响，但是冲击电流的峰值会大幅度降低，因此可以有效的避免继电保护装置误动作，提高电源切换的成功率。

（2）在继电保护中适当延时。电源切换时产生的冲击电流会存在一个较大的峰值，但峰值衰减十分迅速，暂态过程大概能够保持200 ms，为了让保护装置能够避过电流峰值，以避免继电保护装置误动，可以对系统中安装的继电保护装置进行适当的延时。部分情况下，电源切换过程中产生的冲击电流最大值可能不是第一个峰值，比如在与同期捕捉点相近的区域进行切换，因此，实际的延时设定需要根据具体的切换方案以及系统的详细情况进行分析讨论。工作人T须注意，继电保护参数不能随意修改，否则会影响到装置的安全性及可靠性。

（3）备用电源的电压和母线中残留的电压符合电源快速切换的需求时，为了保证母线残留电压衰减幅度较小，应该尽可能缩短切换时间，只有这样才能够有效减小差拍电压，保证电源切换时产生的冲击电流较小，一般情况下，为了提高电压快速切换的成功率，断路器合闸的时间应该保证在100 ms以下，真空断路器的合闸时间在50 ms左右，可满足这一需求。

（4）增加限流电抗器也是防止继电保护装置误动作，提高电源切换成功率的有效方法。电源切换过程中，备用电源变压器支路以及母线联络线中都会出现冲击电流，且电流的幅值较大，将故障限流器安装在这两个部位的低压侧能够增加线路的阻抗，可以限制故障电流，因此能够减小暂态过程中的冲击电流，避免继电保护装置误动作，但这种改进方法会增加系统的安装成本，仅作为一种备用方案使用。

（5）同期捕捉切换也是电压切换的重要方式之一，某些情况之下，与快速切换相比，这种切换方式对于电力系统的影响可能比较小，快速切换时，母线电压下降幅度比较小，但是与同期捕捉切换相比，母线残留电压与备用电源电压之间的相角差相对较大。实际的电压切换过程中，如果备用电源电压与工作母线电压之间的初始相角较大，电源切换时，母线残留电压与备用电源电压之间的相角差会更大，此时的冲击电流很可能会引起继电保护装置动作，使得电源切换失败，此时可以使用同期捕捉切换的方式进行，尤其是在工作母线负荷容量较大时，使用同期捕捉切换的方式进行切换电源，产生的冲击电流比较小。在某企业的电网降压站系统采用这种切换方式进行仿真实验，仿真结果如表1所示。

由仿真结果发现，E点是同期捕捉切换方式下最佳的切换点，将在该点进行电源切换产生的冲击电流与使用快速切换方式进行电源切换相对比，发现同期捕捉切换冲击电流较小。

4 结语

快切装置的使用对于提高企业内部部分重要负荷供电连续性十分有利，可以有效地避免负荷失电，为企业带来重大经济损失。但是，电源切换过程中存在着差拍电压，它会对系统带来一定的冲击，当冲击达到一定程度后，会使得系统的继电保护装置动作，导致电源切换失效，影响到系统的正常运行，为企业带来严重的损失。该文针对这一问题提出了几点相对应的解决措施，仅为相关企业的备用电源切换工作提供简单的参考。

参考文献

[1] 周雪松，崔立强，马幼捷，等.高压电源快切对企业电网继电保护影响的研究[J].电工电能新技术，2012（7）：45-49.

高压电源范文第7篇

关键词：高压电源控保模块；高压电源分机；故障检测

1 概述

高压电源分机为ADWR雷达发射机的重要组成部分，其在充电触发脉冲的控制下，向固态调制器的储能元件（PFN）提供充电电源，并最终进入速调管进行发射脉冲功率放大。因而从ADWR雷达发射脉冲的机制来讲，高压电源分机则可以称为是发射机正常工作的基石。此外采用了回扫充电技术提高了高压电源分机，从而保证发射功率的稳定性。

在高压电源分机内部，高压控保模块电路由高压故障判断电路、高压充电控制信号产生电路组成。顾名思义，高压故障判断电路其主要作用为高压故障信号的判断、指示及故障连锁等。高压充电控制信号产生电路则为在高压充电定时信号的控制下产生高压充电信号并送往高压隔离驱动电路。由此可知，当高压控保模块电路故障时，高压电源分机将无法正常工作，进而导致发射机故障。

2 高压电源分机简述

高压电源分机的作用为在充电触发脉冲控制下，向固态调制器的储能组件（PFN）提供充电电源。

2.1 简介

高压电源分机为ADWR雷达发射分机的固态调制器提供其所需的直流高压。其主要参数为：

输入电源 三相380V 单相220V

充电周期

充电电压 5000V

稳定度 0.01%

可进行变宽充电，最高工作频率1300Hz

2.2 特性

多普勒天气雷达中一般要求脉宽和重复频率有较大的适用范围，以利于提高分辨率和速度测量范围。ADWR 雷达重复频率范围较宽，为250～1300Hz 可调。为达到宽重复频率范围的要求，该雷达发射分系统的高压电源采用了回扫充电技术，其充电过程是对充电电感和人工线交替进行的，采用开关电源对充电电感进行等时间充电，既能保证充电精度，又确保了发射能量不随重复频率的变化而改变，从而满足了宽重复频率范围的要求。采用回扫充电技术提高了高压电源的稳定度，从而保证了发射功率的稳定性。

2.3 组成

高压电源分机由电源滤波器Z1、三相整流V1、软启动控制电路、电流、电压取样电路、变换器电路、储能变压器T1、高压隔离驱动电路A1、高压控保电路等组成，组成框图如图1所示。

3 高压控保电路

高压控保模块电路由高压故障判断电路、高压充电控制信号产生电路组成。高压故障判断电路其主要作用为高压故障信号的判断、指示、故障连锁及复位信号通过光耦解除故障自锁状态等。高压充电控制信号产生电路则为在高压充电定时信号的控制下产生高压充电信号并送往高压隔离驱动电路。高压控保电路工作原理框图如图3所示。

3.1 高压故障判断电路

如图4所示（可放大）隔离驱动电路输出的IGBT1 保护信号和IGBT2 保护信号进入高压控保电路后经D1A和D1B（CD4098）单稳态触发器整形送入负或门D2B（CD4082），D2B（CD4082） 是四输入端正与门，但整形输出的IGBT 保护信号低电平有效，对于低电平有效的信号（负逻辑）D2B 相当于或门，两个IGBT 保护信号中的任何一个为低电平时即可通过负或门D2B 去触发故障自锁电路D3（CD4012），D3 的输出分为两路，一路经三极管V9（3DK104D）驱动发光二极管V8（BT314057，红色）进行故障指示，经三极管V10（3DK104D）驱动去发射监控分机。另一路去高压充电控制信号产生电路进行故障连锁。复位信号经光耦V11（H11L1）隔离后送到故障自锁电路，解除其故障自锁状态。

3.2 高压充电控制信号产生电路

如图4，高压充电定时信号经光耦V7（H11L1）隔离后，受继电器K1、K2 控制分为两路。继电器K1 和K2 在充电时间选择信号的控制下一个吸合、一个断开，吸合的继电器接点将高压充电定时信号选通，送入整形电路D5A 或D6A（CD4098，单稳态触发器），再送入最大充电时间定时电路D5B 或D6B（CD4098，单稳态触发器）。D5B 或D6B 输出的正方波起始时间对应于高压充电开始的时间，正方波宽度对应的时间就是最大充电宽度。继电器K1、K2 选中其中一个正方波送往门控电路D4（CD4011）。送往门控电路D4 的还有一个高压充电停止控制信号，现介绍高压充电停止控制信号的产生。充电电流取样信号在继电器K1、K2控制下选通对应的电阻R46（1.1KΩ）或R47（360Ω），电阻R46 或R47 上的电压即对应于不同充电时间情况下，充电电流取样信号产生的电压。该电压送往比较器N1（LM311A），比较器N1 的另一个输入端接基准电压。基准电压由带恒温控制的精密基准稳压电源V13（LM399）提供，基准电压值为6.9V，稳定度达10-6，这个基准电压对应于充电电流的预定值。当高压充电电流达到预定值时比较器N1 输出低电平，整形单稳电路D7A（CD4098）输出低电平，送往门控电路D4 作为高压充电停止控制信号。高压充电控制信号在故障连锁电路D2A（CD4082）中受高压故障的连锁控制，如无故障，高压充电控制信号经三极管V15（3DK104D）构成的跟随器送往高压隔离驱动电路。

高压充电控制信号产生电路与故障连锁控制电路如图5。

4 故障检测与分析

4.1 故障现象及初步分析

故障现象为终端报回扫电源故障，雷达整机发射功率为0kw，无回波数据。至十三楼机房检查，在发射机柜I单元的发射监控分机的控制指示面板中显示：1.6个状态指示信号（ 即冷却、低压、准加、高压，宽脉冲和窄脉冲）准加和高压指示灯不亮；2.10个故障指示信号灯中高压故障指示灯亮。考虑到此次故障发生时间为本雷达冬季停机维护期间，天气良好，未有雷雨，台风等恶劣天气影响。于是我们首先尝试在发射监控板上取得本地控制状态下，按下复位按钮（S5）看故障告警是否消除。但结果为重新再加低压后，低压绿色指示灯亮，准加绿色指示灯不亮的情况下，高压故障信号红色指示灯亮。然后再拆开发射机柜I各部件的挡板，发现其机柜上部的配电分机的三只空气开关（即冷却开关、磁场开关、高压开关）均闭合没有脱扣，即高压故障红色指示灯亮并不是由于空气开关脱口引起，故障有待进一步检测与分析。

4.2 故障初判

根据以上的初步分析，我们可以得出以下几点：（1）发射监控分机控制指示面板中本地控制按钮的复位按钮（S5）无法使发射机恢复正常状态；（2）发射机柜I单元顶部的三只空气开关均为脱扣；（3）发射机内部各部分及之间连接线此前已做过相应检测，且功率开关元件（此元件为容易损耗，尤其在雷雨等恶劣天气下）已全新更换，再次测试也无异常，短路的高压线也再次确认无短路，连接正常。在此基础上，我们继而拆开发射机柜I单元中部发射高压电源分机部分的外挡板，检查发现此时高压控保板红色故障指示灯未亮。在前面我们根据高压控保模块电路的叙述知道，高压电源控保模块电路的作用之一便是复位信号通过光耦（V11（H11L1））隔离送到该电路模块中的故障自锁电路以解除故障自锁状态。而我们多次尝试通过复位按钮（S5）以求解除故障自锁，都未能成功，按道理此时高压控保板的红色故障指示灯应亮起。但事实上，并未亮起。于是通过以上检测与分析，我们认为高压电源的高压控保模块是异常的，需进一步检测该模块。

4.3 故障确定

如图2所示的高压电源分机电路图，其中的虚框部分即为图4所示的高压控保模块电路图，我们用万用表对高压变压器T2的初级即1、2端测得其两端电压为220V，为正常值。在此前提下，我们再分别测试未拆下高压控保板和拆下高压控保板时高压变压器T2的次级即3、4端和5、6端的电压。理论上拆下与未拆下高压控保板时，高压变压器T2的次级3、4端和5、6端的电压应不变，都应为+15V。而事实情况是，未拆下高压控保板时测得3、4端电压为+9 V，5、6端为 V+21；拆下高压控保板后，3、4端为15V，5、6端为15V；

4.4 故障解决

通过以上检测与分析，我们可以基本确定为高压电源分机的高压控保模块出现故障，在重新更换上由厂家寄过来的高压控保板备件后，重新加低压，未出现高压故障告警，并在20分钟左右后得到准加信号，加高压，OK，正常，发射机工作正常。

4.5 后续工作

在完成以上工作后，虽然发射机能正常工作，但我们也发现此时发射功率远远低于出厂标称的250KW，只有100KW左右。查看高压控保板的发射功率调节旋钮，发现其指针指到2的位置。为不对发射机尤其是其内部的高压部分造成未知的耗损，下一步我们需要做的是在断开高压的前提下，逐步顺时针旋转功率调节旋钮，一开始以0.5为步进的调节到200KW左右，然后再以0.2为步进慢慢旋转直至发射功率达到标称值250KW左右，此过程需要耐心的等待与细心的观察。

4.6 故障原因分析

此次出现的故障较为不易察觉，且故障前，并无出现雷雨大风等极端天气。可见此故障绝非为恶劣天气造成高压电源内部短路等导的。为此我们对拆卸下来的高压控保板进行再一次的仔细检查，查看电阻、电容等并无烧焦、霉断、漏液、炸裂等明显的损坏现象。在再次对大功率三端稳压器7915（N3）进行了输出电压检测时，发现其输出电压只有-9V，更换该大功率三端稳压器7915，重新上机测试，加高压正常。一个正常情况下的雷达开关机扫描为什么会烧坏一个大功率三端稳压器呢，似乎不会。通过同值班人员沟通得知，在故障的前一天，雷达的UPS进行过一次放电，而在放电前，由于疏忽，处于加高压状态的雷达直接被断电。正是由于此次的非正常关机导致高压控保板内部元件的烧坏。

5 结束语

高压电源范文第8篇

关键词 飞行模拟机；高压电源原理；特点；维护；维修

中图分类号TN624 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）49-0211-02

随着我国技术的快速发展，一项高科技的技术诞生，那就是飞行模拟机视景系统；飞行模拟机视景系统可以把不同类型的天气情况模仿的非常真切，例如雨天、下雪天……；同时，还能模仿不同的飞机机场及附近地区的地貌；另外还可以模仿从白天变为黑夜的全过程。

飞机模拟机视景系统主要是由几个系统组装而成，包括：数据库子系统、图像发生子系统、投影子系统以及显示子系统。显示子系统是飞行模拟机视景中最为关键的一个重要组成部分，它的作用主要是为接受训练的飞行员提供飞机在水平状态下的标准位置的准确度以及在垂直状态下的大视角动态画面，因此，在飞行模拟机视景中其是很重要的。另外，投影子系统主要分为三个通道，它的具体功能包括对图像的发生子系统形成三个通道的图像信号进行处理与测量其准确性。

高压电源是显示系统的主要部件，高压电源在飞行模拟机中的主要作用就是为每个通道的蓝、绿、红这三台投影机提供极高的高压电。如果哪个通道的高压电源工作不正常，，那么就会直接的影响了该通道的图象质量出现不正常的状况，特别严重时会造成一点没有图象显示。另外，这个高压电源的价格极为昂贵，维修起来也有较为大的难度，一般此电源出现故障需要修理时，都是将其送回生产厂家进行对其的维修工作，这样一来会使维修成本变得很高，修理时间也比较长，直接导致了模拟机的使用性降低。

1 高压电源的原理

1.1 倍压器及电流反馈

在设计高压电源变压器及生产过程中，其体积的大小都是有一定范围的限制，无法使其达到能够承受极高的电压，所以，为了使开关变压器能够承受高电压，需采取一些措施来解决，在这里我们采用输出倍压整流的办法，使其所输出的直流电压达到之前所需的。倍压器可以直接的影响输出的电压及电流之前所制定的标准电压。

电流反馈制指的就是将输出的电流量的实际样品反馈给电流检测器及软启动控制器。电流反馈是高压电源系统中的一个重要部分，它可以保障高压电源系统的可靠性。由于直流电压非常高，在输送过程中很容易出现一瞬间的打火状况，就跟瞬间出现短路现象差不多，这样可能会给其它的高压器件系统带来损害，为了不使其它的高压器件系统受到影响，因此，必须对目前这种情况加强控制。当出现这种现象被实际的反馈到软启动控制器时，如果出现了比较严重的打火情况，那么系统将很快的启动软启动停机程序。停机后，再进行软启动程序。在启动过程中还要由模拟机主机系统对重新启动的次数进行全面的检测，如果重新启动时依然出现了打火现象，就必须将系统进行断电并向警方求援。

1.2 输出以及反馈网络

此网络主要是由两个部分组成的，一个是电压反馈网络，另一个是输出分配网络。输出分配网络的作用是将所需要的高压直流电压安全分配给三个输出接口，提供给蓝、绿、红这三种投影机的阴极射线管使用。电压反馈网主要作用是将输出的电压固定在一个电压值上，以此来完成电压的反馈及检测。假如没有这项网络，那么输出的高压将会随着输入电压的变化而产生比较大的变化，这样会导致两个方面的影响，第一个方面是高压电源系统本身由于输送过高的电压而发生剧烈的导电现象，从而造成损害，第二个影响就是将会给蓝、绿、红这三台投影机带来严重的损害，它可以使投影机的荧光屏发生严重的烧伤，甚至是击穿。相反，如果输出的电压不高，致使投影机的亮度达不到，会给训练带来影响，从而看不到训练效果。

1.3 软启动控制器

高压启动信号主要是控制软启动控制器。在其本身没有电流信号的情况下，当模拟机系统给出高压启动信号时软启动控制器对脉宽调制控制器进行缓慢的启动，然后输出并逐渐的呈上升趋势，最后达到规定高压时所用的时间在10~25s之间。软启动控制器的主要目的就是让承受装载高压的高压设备电压能够有个逐渐变化的过程，而不是突然就变化的过程，如果这样，会造成严重的不良效果，也会给飞行模拟机的运行带来严重的影响。

2 高压电源的特点与日常维护

2.1 高压电源的特点

高压电源的特点具体包括5个方面，1）所向外输送的电压值非常的高，很容易发生击穿现象；2）高压电源在向高压设备提供电压时应缓慢升压，防止其突然发生变化；3）高压供给后所流回到电源的通路应保持良好的接触；4）高压静电场容易吸灰尘；5）高压环境下的空气氧气比较容易产生臭味，使高压设备发生了化学反应。

2.2设备日常维护过程

根据高压电源的特殊特点，应加强其日常维护工作，应保证高压供给后所流回到电源的通路接触保持良好，随着设备使用时间的增加，再加上温度比较高，会使其接触过的地方容易发生打火现象，会慢慢的将周边的碳原子给损害掉，从而导致了系统过热保护。所以，应经常性的检查其接触过的地方并及时的更换周边的碳原子。另外，高压供给的电缆线应该有一定的长度，这样可以很好的防止出现打火的状况发生，还应对高压设备进行固定时间的检查以及高压电源输送设备，如发现生锈情况应及时的进行处理，最后，在固定时间里清除高压设备上所吸附的灰尘。

3 高压电源的维修

高压电源在出现故障后，第一件事就是要根据其结构图形来排查故障区域，然后在查找相关零件的图纸，对输出与输入的部分进行断绝。通常情况下，高压电源在出现故障时应先观察它的外表，再根据其仪表测量进行准确的判断所发生故障的原因。

另外，高压电源最容易发生故障的部分要属变换器、倍压气以及输送和反馈网络三个部分，它们之间的联系都是比较密切的，因此，在维修时，应采取综合性的分析来查找故障的具体原因。

4 结论

综上所述可知，视景系统是飞行模拟机中的重要组成部分，因此，在制作视景效果时应加强其逼真性。随着我国的不断发展，飞行模拟机视景系统可以很好的培训飞行人员具有专业的飞行效果；另外，应根据高压电源的特点在日常工作中对其进行不定期的维护，来保证高压供给后所流回到电源通路应保持良好的接触；在维修过程中，应先观察其外表，然后，再根据仪表对其进行测量来判断所发生故障的原因。

参考文献

[1]赵俊才.离子发生器的研制[J].高电压技术，1980(3)．

[2]费万民.中高压功率变换相关技术的基础研究[D].浙江大学，2005．

[3]王辉.统一潮流控制器的智能控制方法研究[D].湖南大学，2005．

[4]胡磊.功率变换器的分布式控制和结构研究[D].浙江大学，2005．

高压电源范文第9篇

【关键词】VB6.0；串口通信；通道选择；电压大小

1.引言

近年来，51单片机凭借其极高的性价比越来越多的在工业过程控制和智能式仪表中得到广泛的应用。但由于其本身资源有限，在一些复杂过程或功能较多的控制中就难以满足要求，需要将单片机的数据送到上一级的微机进行处理。因此实现上位机（PC机）与下位机（单片机）之间的数据可靠通信是必须解决的主要问题之一，在数据传输量不大的情况下，按照标准进行串行通信越来越多的服务于各种应用系统中[1—3]。

2.主要控件（MSComm控件）介绍

VB6.0的MSComm通讯控件的一些基本特性：为应用程序提供了通过串行接口收发数据的简便方法。具体的说，提供了两种处理通信问题的方法，即事件驱动方式和查询方式。本文介绍的是事件驱动方式。

3.界面关键模块功能设计

界面设计的主要功能：能够实现通道选择，输入电压大小转换成数字电位器抽头位置，同时能够实现上位机和下位机的通信。

（1）发送数据软件设计

结合MSComm的属性，编写了串口通讯的代码。

串口的初始化程序：

‘打开串口

If MSComm1.PortOpen=False Then

MSComm1.PortOpen=True

End If

‘设置串口的波特率，校验位，数据位，停止位等

MSComm1.Settings="9600，n，8，1"

‘设置串口接收字节的长度

MSComm1.InputLen=0

‘设置握手方式

MSComm1.RThreshold=1

‘设置输入的数据的格式

MSComm1.InputMode=comInputMode—Binary

在系统加载的时候，串口的初始化就开始了。然后在主界面中，开始数据的发送操作、数据保存等等[4]。

（2）通道选择程序（按0—31按钮，可以选中相应通道）：

Private Sub Command1_Click（Index As Integer）

Select Case Index

Case 0 To 31

Num1 = Index

Text2.Text = Num1 & “，"

If Num1 >= 0 Then

If Num1

Text2.Text = "0" & Num1 & "，"

End If

End If

End Select

End Sub

（3）设置电压大小程序（输入0—1200内任意数值，可转化为数字电位器抽头的位置）

Private Sub Command5_Click（）

Num2 = Text3.Text

Num3 = Int（255 * Num2 / 1200）

If Num3 >= 100 Then

Text2.Text = Text2.Text & Num3

ElseIf Num3 >= 10 Then

If Nu3

Text2.Text = Text2.Text & "0" & Num3

End If

ElseIf Num3 >= 0 Then

If Num3

Text2.Text = Text2.Text & "00" & Num3

End If

Else

End If

End Sub

4.界面的使用方法及说明

多通道高压电源界面图如图1所示。

下面是多通道程控高压电源使用说明（调节具体通道电压大小的正常工作步骤）：

第一步：打开串口，设置串口参数。

第二步：首先选择通道，单击（0—31）数字按钮，将会在发送栏出现该数字，并自动附上一个“，”。

第三步：输入要求的电压值。

第四步：按“确认输入键”，将会在发送栏出现相应比例的值。如果值正确，则按发送；如果不正确，或者要修改，请按“清除输入键”。发送完毕后单片机将发回反馈到反馈窗口。

5.结语

此上位机软件在多通道高压电源系统中得到了良好的验证。在操作过程中，用户可以直接在软件界面上设置所要选择的通道数和要求的电压大小，发送数据，即可成功实现下位机成功实现通道选择和具体电压大小的输出。

参考文献

[1]胡或，闫宏印.VB程序设计[M].北京：电子工业出版社，2001：231—251.

[2]胡玉良，董冠军.基于51单片机的上位机软件设计[J].山西冶金，2009，1（32）：59—61.

[3]季熊.基于51单片机的雷达控制器的设计[J].电子科技，2009，6（22）：53—65.

高压电源范文第10篇

关键词： 大功率高频高压变压器， 整流方式， 绝缘老化

Abstract: High-frequency high-voltage high-power transformer secondary winding is split into multiple line packages: The standardized rectifier, integrated rectifier, and double voltage rectifier. This paper compares the three aforementioned rectifiers, analyses the secondary AC voltage of each line components of the package and DC voltage components. Observed from double and integrated rectifier, the rectification methods are beneficial for high-voltage DC power transformer to delay insulation aging. The use of double voltage rectification and required insulation in secondary windings reduces parasitic capacitance. Design and manufacturing of high-power high-voltage DC power supply are based on of the analysis of using double rectification.

Keyword: High frequency high-voltage transformer; Rectification mode; Insulation aging.

中图分类号： TM42文献标识码：A 文章编号：

1 引言

作为环境保护的一个重要组成部分，高压静电除尘具有广阔的应用前景。静电除尘变压整流器作为其电源系统的核心部分，除了担任隔离升压、能量传递作用外，还影响着电路的稳定运行；因此其设计显得尤为重要。

对于静电除尘电源来说，高频高压变压器作为其一个重要组成部分，它的引入不仅可以减少电源的体积和重量，也会对生产、安装、运输、环境以及成本做出重大改进。高频高压变压器的原副边绕组匝比大， 绕组匝间电压和层间电压比工频变压器要高几百倍，因此其绝缘问题显得至关重要。

图1 静电除尘用大功率高频高压直流电源

变压器的故障的大部分由于绝缘破坏引起的。在交流电压上绝缘老化主要是由空间介电损耗和局部放电引起的， 然而在直流电压绝缘老化是由于热损失引起的。 实际情况下大多数绝缘击穿是由交流电压所引起的[1]。

在高频高压变压器设计中，研究者提出了合理的高压绕组的制造方法，如多绕组构成法、多铁芯构成法等等。文章[2，3，4]提出了多铁芯构成法：每个副边绕组缠绕着一个铁芯，原边绕组缠绕在副边绕组和铁芯之外，这样设计可以满足高压绝缘要求并减少绕组的空间，降低铁芯的损耗；但制造上对工艺要求比较高[5]。文章[6，7]提出了变压器副边绕组串联方法：将副边绕组分割为几个线包，并进行合理的优化设计。

在高频高压变压器中则存在“高频促使变压器体积减小”和“高压促使变压器体积增大”的矛盾。这些矛盾可以通过副边匝数的减少和倍压整流器的引进，提高输出电压的水平[8，9,10]。

2 高压变压器输出整流方式

副边高压整流方式可以分别以下三种方式，如图2（（a），（b），（c））所示。

第一种方式是标准整流方式（Standard Rectification），所有副边线包都串联起来以后产生的高压交流电压连接到高压整流器。二极管的数量是依据其耐压和额定电流而选定的（图2（a））。

图2 高压整流方式

第二种方式是集成整流方式（Intergrated Rectification），每个线包分别整流，而后将其整流桥串联而成（图2（b））。

第三种方式是倍电压整流方式（double voltage rectification），对每个线包进行倍压整流后，将其电容串联而成（图2（c））。

3 整流方式的效果分析

考察副边绕组被分割成多个线包的变压器，每个副边线包的始终两端为分别（A1，B1），（A2，B2），∙∙∙，（An，Bn），n为副边线包数。 假设每个线包的结构都是完全对称的（包括匝数，绕制结构，层数等）。由变压器的几何对称性，每个副边线包被感应产出的电压都为U2。，为给定的输出电压。

在不同整流方式下，每个副边线包所产生的电势也不同。在三种情况下（标准整流，集成整流和二倍整流），电势在直流电压上出现交流变化，但直流电压分量和交流电压分量都不一样。具体如下：

（1）标准整流

在标准整流的情况下，直流电压分量为。每个线包的交流电压分量按照线包所处位置不同而不同。从中线包为左右对称， 可以写成如下式（1）。

（1）

（2）集成整流

每个副边线包的交流电压分量都为。 每个线包直流电压分量也可以写成如下式（2）。

（2）

（3）二倍压整流

二倍压整流下的每个绕组电压分量和集成整流方式一样。也就是说，交流分量为，直流分量也如式（2）所示。不同的是在输出电压相同的情况下，通过倍压电路作用，其线包电压降为集成整流时一半。

副边绕组被分割成四个线包的变压器为例， 不同整流方式下副边每个线包的直流和交流电压分量的Matlab/simulink仿真结果如图3和图4所示。

图3 标准整流方式下的每个线包交流电压分量

图4 集成和二倍压整流下的线包电压分量

综上分析，不同的整流方式不影响输出侧直流电压，但会影响变压器每个线包的电场分布。由于绝缘材料中局部放电问题主要由交流电场引起的，通过改进交流电场可以在一定程度上降低绝缘要求。

4 大功率高频高压变压整流器设计