脉冲电源范文

脉冲电源范文第1篇

Abstract： This paper first introduces the micro-arc oxidation technology. Combined with the characteristics of micro-arc oxidation technology， it presents the design of the main circuit of micro-arc oxidation power， and puts forward the design requirement of micro-arc oxidation power supply. It regulates the pressure the output voltage by thyristor voltage regulator circuit， and the main circuit uses a combination of voltage regulator circuit and inverter circuit.

关键词： 微弧氧化；整流；逆变

Key words： micro-arc oxidation；rectifier；inverter

中图分类号：TM919 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）14-0053-02

0 引言

从日常生活到最尖端的科技，都离不开电源技术的参与和支持，我国金属表面处理用电力半导体电源行业，电源技术正是在这种环境中一步步发展起来，随着电力半导体器件品种和技术水平的不断提高，应用行业包括电镀、铝合金型材表面氧化、电子铝箔腐蚀等，金属表面处理用电力半导体整流电源的品种越来越多[1，2]。近几年来，微弧氧化技术由于广泛的用途和良好的金属表面加工效果，其中微弧氧化脉冲电源应用最为广泛，对应用于微弧氧化技术的大功率微弧氧化电源的研究取得了很大的进步，因其效果和广泛的用途而受到很大的关注[3]。

1 微弧氧化脉冲电源原理

微弧氧化脉冲电源因为可以输出不对称的正负两路电压脉冲，又被称为正负脉冲电源。微弧氧化电源在电源工作时，正负脉冲交替工作，但正脉冲峰值大于负脉冲峰值。在较低电压下，工件首先在水溶液中被氧化，表面生成一层薄薄的氧化膜，在这之后让工件处于正脉冲的高电压放电区，当达到一定程度的电场强度时，就在氧化膜与内层金属发生微弧放电，使工件表面的氧化膜在高温下被烧结而变得致密。

图1所示为微弧氧化电源的原理框图。

2 硬件主电路图

包括三相主变压器、三相全控整流电路、斩波电路，所设计的微弧氧化脉冲电源主电路如图2所示，整个电源主电路包括正、负两个电源，负电源经整流滤波后可向后级提供300V/300A直流，正电源经整流滤波后可向斩波电路提供600V/500A直流。

3 控制电路

本电源选择DSP为核心芯片，通过编程产生驱动信号去控制开关模块，并且对传感器采集的信号进行处理。DSP产生的斩波脉冲同时控制IGBT1和IGBT4的开通与关断，从而得到了微弧氧化的正向脉冲电源。

同样，当负电流经过IGBT2需要进行微弧氧化的工件和IGBT3时，DSP产生的另一路斩波脉冲也同时控制IGBT2和IGBT3的开通与关断，得到微弧氧化的反向脉冲电源。

4 软件

单片机系统上电后，主程序首先要对系统进行初始化，初始化程序包括内存空间的分配、初始变量的设置。（图4）

5 结论

本文对微弧氧化脉冲电源的主电路及控制电路的设计进行了详细的阐述，同时对微弧氧化脉冲电源的原理进行了详细的介绍。微弧氧化脉冲电源实际上也可以称作正负脉冲电源。本设计立足于实用的基础上对双向不对称脉冲式微弧氧化电源的主电路、控制电路及控制程序做了系统的研究。

参考文献：

[1]段关文，高晓菊，满红，张武，姜光华，李金富.微弧氧化研究进展[J].兵器材料科学与工程，2010（05）.

[2]刘元刚，张巍，李久青，申磊.AZ91D铸造镁合金交流脉冲双极微弧电沉积陶瓷膜[J].北京科技大学学报，2004（01）.

[3]薛文彬，邓志威，来永春，陈如意.铝合金微弧氧化过程中能量转换的实验研究[J].表面技术，1997（03）.

[4]李瑛，余刚，刘跃龙，叶立元，郭小华.镁合金的表面处理及其发展趋势[J].表面技术，2003（02）.

[5]吴敏，孙勇.铝及其合金表面处理的研究现状[J].表面技术，2003（03）.

[6]杜继红，李争显，慕伟意.不锈钢铝复合材料表面微弧氧化陶瓷膜的研究[J].表面技术，2004（01）.

[7]慕伟意，杜继红，李争显，奚正平.铝在高温水蒸气中表面氧化膜的性能[J].表面技术，2004（02）.

脉冲电源范文第2篇

粉尘比电阻大于1011Ω·cm(高比电阻)时,采用传统工频、高频电源的电除尘器收尘,由于高电阻粉尘在电场中的高粘附力,使振打无法有效地将粉尘从收尘极板上除下,最终引成反电晕现象,降低了除尘器的除尘效率。脉冲电源独特的基础电压叠加脉冲电压的双电模式,相比于传统的工频、高频电源,能使粉尘的驱进速度明显提高,如图1所示,这使得同收尘面积的静电除尘器在使用不同电源控制系统时产生完全不同的除尘效果。增强系数H=Wp/Wdc,其中Wp为应用脉冲电源后的粉尘驱进速度,Wdc为应用常规电源后的粉尘驱进速度。从上图中看出,粉尘比电阻越高,应用脉冲电源后的效果越好,当粉尘比电阻为1013Ω·cm时,增强系数达到2.2倍,即脉冲电源对粉尘驱进速度的提高效果是常规电源的2.2倍,这就使得脉冲电源在高比电阻粉尘的除尘效率上完全优于常规电源。同时,脉冲电源的脉冲电流大,电压脉宽窄(≤120us),电除尘器电压上升率高,达2KV/us,荷电和电晕效果好,火花电压高,比常规电源提高几十KV,而基础电源电压总低于火花电压,能有效抑制反电晕和二次扬尘,有利于收尘。依据多年电除尘研究经验和相关工业应用,电除尘器电场越往后,粉尘比电阻越高。在除尘器后两级电场粉尘的平均比电阻一般都能达到1.0×1011~1.0×1013(Ω·cm)数量级。利用多伊奇公式η=1-e-w·A/Q及其他相关知识,可以计算出脉冲电源对不同比电阻粉尘的理论除尘效率,如表1所示。从表中可见,比电阻越高,脉冲电源的除尘效率越好,比电阻为1.0×1012~1.0×1013(Ω·cm)时,理论效率可达99.9934%。

2.脉冲电源的组成及结构

脉冲电源是适用于电除尘器的电源,目前在世界各地的电厂、钢铁厂及水泥厂的环保除尘机械设备中得到了广泛应用,除尘效果显着。它主要由控制柜和高压输出变压器两部分组成,分别放置于控制室和电除尘器顶部。脉冲电源系统一般由基础电压产生部分、脉冲电压产生部分、控制部分及通讯部分组成。其原理图如图2所示。1)基础电压Vdc产生部分三相交流电源输入至三相升压变压器,经三相整流桥和滤波电路后,产生一个高压直流电压,再经扼流电感L2和耦合电感L4送至电除尘器中,供应电除尘器ESP所需的基础电压。2)脉冲电压产生部分三相交流AC380V输入至三相升压变压器,经整流桥、滤波电路后,得到一个高压直流电压,经扼流电感L1给储能电容Cs充电。当高压IGBT(SW1)导通时,储能电容Cs、扼流电感L3、耦合电感L4、电除尘器ESP等效电容形成谐振回路,储能电容Cs内的电量在该回路内谐振,在电除尘器ESP两端形成一个脉冲电压。该脉冲电压与基础电压叠加,产生最终所需的加至电除尘器ESP上的电压波形,如图3所示。谐振后半部分,电量回充给储能电容Cs,节约电能。当高压IGBT关断时,谐振回路断开,电源继续给储能电容充电至原电压,等待下次脉冲的产生,如此循环。3)控制部分通过一个核心控制器(嵌入式系统),控制基础电压、脉冲电压的产生,并接收脉冲电源的反馈信号、监控关键位置的运行状况,调整脉冲电源的运行状态,使脉冲电源适应各种复杂工况的要求,产生最大的收尘效率及节能目标。同时采用快速、智能的火花响应、处理机制,保证火花状态下设备的安全、稳定运行。4)通讯部分通过以太网控制器,在通讯协议,比如Modbus的基础上搭建整个通讯系统,在上位机界面上监控各个脉冲电源的运行情况,并统一控制、调配,便于运行和管理,提高工作效率。

3.脉冲电源除尘的特点和优势

对于常规除尘器控制电源,脉冲电源具有如下主要优势:1)脉冲电源具有常规电源各种特性;2)在基准电压的基础上叠加脉冲电压,有效抑制高比电阻粉尘的反电晕现象,同时使电场获得尽可能大的电晕场强,使高比电阻粉尘充分实现电离、吸附、放电等过程;3)在获得较高场强的状态下,使得电耗最大可能的节省。对于电除尘器本体一类的改造,脉冲电源具有如下主要优势:(1)改造简便,可在不停炉、短期停电的状态下完成改造;(2)改造周期短,见效快;(3)故障时影响小,无需停炉整改;(4)改造成本低;(5)对于原本体小的除尘器有适当提效功能。综合考虑,脉冲电源较其他除尘器技术具有全面的、可靠的优势,采用脉冲电源对电除尘器进行改造是目前适应国家新环保标准的最佳改选方案。

4.脉冲电源工程应用及发展前景

脉冲电源范文第3篇

粉尘比电阻大于1011Ω·cm（高比电阻）时，采用传统工频、高频电源的电除尘器收尘，由于高电阻粉尘在电场中的高粘附力，使振打无法有效地将粉尘从收尘极板上除下，最终引成反电晕现象，降低了除尘器的除尘效率。脉冲电源独特的基础电压叠加脉冲电压的双电模式，相比于传统的工频、高频电源，能使粉尘的驱进速度明显提高，如图1所示，这使得同收尘面积的静电除尘器在使用不同电源控制系统时产生完全不同的除尘效果。增强系数H=Wp/Wdc，其中Wp为应用脉冲电源后的粉尘驱进速度，Wdc为应用常规电源后的粉尘驱进速度。从上图中看出，粉尘比电阻越高，应用脉冲电源后的效果越好，当粉尘比电阻为1013Ω·cm时，增强系数达到2.2倍，即脉冲电源对粉尘驱进速度的提高效果是常规电源的2.2倍，这就使得脉冲电源在高比电阻粉尘的除尘效率上完全优于常规电源。同时，脉冲电源的脉冲电流大，电压脉宽窄（≤120us），电除尘器电压上升率高，达2KV/us，荷电和电晕效果好，火花电压高，比常规电源提高几十KV，而基础电源电压总低于火花电压，能有效抑制反电晕和二次扬尘，有利于收尘。依据多年电除尘研究经验和相关工业应用，电除尘器电场越往后，粉尘比电阻越高。在除尘器后两级电场粉尘的平均比电阻一般都能达到1.0×1011～1.0×1013(Ω·cm)数量级。利用多伊奇公式η=1-e-w·A/Q及其他相关知识，可以计算出脉冲电源对不同比电阻粉尘的理论除尘效率，如表1所示。从表中可见，比电阻越高，脉冲电源的除尘效率越好，比电阻为1.0×1012～1.0×1013(Ω·cm)时，理论效率可达99.9934%。

2.脉冲电源的组成及结构

脉冲电源是适用于电除尘器的电源，目前在世界各地的电厂、钢铁厂及水泥厂的环保除尘机械设备中得到了广泛应用，除尘效果显著。它主要由控制柜和高压输出变压器两部分组成，分别放置于控制室和电除尘器顶部。脉冲电源系统一般由基础电压产生部分、脉冲电压产生部分、控制部分及通讯部分组成。其原理图如图2所示。1）基础电压Vdc产生部分三相交流电源输入至三相升压变压器，经三相整流桥和滤波电路后，产生一个高压直流电压，再经扼流电感L2和耦合电感L4送至电除尘器中，供应电除尘器ESP所需的基础电压。2）脉冲电压产生部分三相交流AC380V输入至三相升压变压器，经整流桥、滤波电路后，得到一个高压直流电压，经扼流电感L1给储能电容Cs充电。当高压IGBT（SW1）导通时，储能电容Cs、扼流电感L3、耦合电感L4、电除尘器ESP等效电容形成谐振回路，储能电容Cs内的电量在该回路内谐振，在电除尘器ESP两端形成一个脉冲电压。该脉冲电压与基础电压叠加，产生最终所需的加至电除尘器ESP上的电压波形，如图3所示。谐振后半部分，电量回充给储能电容Cs，节约电能。当高压IGBT关断时，谐振回路断开，电源继续给储能电容充电至原电压，等待下次脉冲的产生，如此循环。3）控制部分通过一个核心控制器（嵌入式系统），控制基础电压、脉冲电压的产生，并接收脉冲电源的反馈信号、监控关键位置的运行状况，调整脉冲电源的运行状态，使脉冲电源适应各种复杂工况的要求，产生最大的收尘效率及节能目标。同时采用快速、智能的火花响应、处理机制，保证火花状态下设备的安全、稳定运行。4）通讯部分通过以太网控制器，在通讯协议，比如Modbus的基础上搭建整个通讯系统，在上位机界面上监控各个脉冲电源的运行情况，并统一控制、调配，便于运行和管理，提高工作效率。

3.脉冲电源除尘的特点和优势

对于常规除尘器控制电源，脉冲电源具有如下主要优势：1）脉冲电源具有常规电源各种特性；2）在基准电压的基础上叠加脉冲电压，有效抑制高比电阻粉尘的反电晕现象，同时使电场获得尽可能大的电晕场强，使高比电阻粉尘充分实现电离、吸附、放电等过程；3）在获得较高场强的状态下，使得电耗最大可能的节省。对于电除尘器本体一类的改造，脉冲电源具有如下主要优势：（1）改造简便，可在不停炉、短期停电的状态下完成改造；（2）改造周期短，见效快；（3）故障时影响小，无需停炉整改；（4）改造成本低；（5）对于原本体小的除尘器有适当提效功能。综合考虑，脉冲电源较其他除尘器技术具有全面的、可靠的优势，采用脉冲电源对电除尘器进行改造是目前适应国家新环保标准的最佳改选方案。

4.脉冲电源工程应用及发展前景

脉冲电源自上世纪九十年代问世以来，已经在世界各地得到广泛应用，产品应用数量截至2013年已超200多台。近两年，由于环保问题的日益严峻，世界各国对大气污染治理问题的越加重视，传统电源技术已无法满足除尘需求，性能优越的脉冲电源得到了极大的发展，迅速在世界各地得到应用。脉冲电源应用后也取得了显著的除尘效果。表3罗列了一部分脉冲电源的应用项目及取得的效果。典型项目之一：波兰Dabrowa项目项目情况：(1)项目目标：出口粉尘浓度≤50mg/Nm3(2)入口最大粉尘浓度3500mg/Nm3(3)设计最大除尘效率η=1-（50/3500）=98.57%改造前后对照表如表4所示。改造后的电耗如表5所示。

脉冲电源范文第4篇

【关键词】脉冲电源；加工参数；自适应控制

0 引言

目前，大多数数控电火花加工脉冲电源为晶体管式脉冲电源，它是一种基于斩波原理的独立式脉冲电源，这种电源具有脉冲频率高、调节脉冲参数方便、脉冲波形较好、易于实现多回路加工和加工过程自动化、体积小等优点，其独立式电源及其派生电路已经广泛应用于电火花加工中，但它存在着两个方面的严重不足：一是，电源利用率低，电源的效率只有20%～25%。主要因为直流电源电压（80V左右）与火花间隙维持电压（20V～25V左右）之间的电压差全部降在限流电阻上，限流电阻和加工间隙通过相同的电流，致使75%～80%的电能消耗在限流电阻上。不仅造成电能的极大浪费，而且限流电阻由于散热需要而体积庞大、材料昂贵，故而脉冲电源内部的散热问题一直是电源电柜设计的关键，通常在脉冲电源内部必须附设电源风扇和排风通道，这又进一步导致电能的更大消耗和电柜体积加大。另外，一般电火花加工脉冲电源粗加工平均电流高达100A左右，脉冲电源工频变压器绕组截面积巨大，这也导致脉冲电源重量惊人，体积庞大；二是，加工的峰值电流的响应速度低，而且加工电流值不稳定，随着加工状态变化而变化。如工具和电极短路时，间隙电压为零，此时加工电流快速增大，进一步恶化了加工状态，容易引起拉弧，甚至烧伤工件表面，因此，研究新型脉冲电源已迫在眉睫。

1 脉冲电源参数自适应控制的基本原理

自适应控制电源，要求能根据加工过程中的变化条件，自动改变脉冲电源的电参数，以保持加工在最佳状态下进行，从而实现稳定加工，并达到较好的工艺指标。脉冲电源的电参数有脉冲波形、脉冲宽度、脉冲停歇时间以及脉冲电压和电流幅值等。

在电火花加工过程中产生不利于加工进行的变化因素很多，例如，放电间隙导电率的变化、加工工件的几何形状、面积随着加工深度的变化、工作液压力及流量的变化、脉冲电源电参数的变化等。

电参数自适应控制电路原理如图1。取加工电流和加工电压作为被测参数，即将采集来的电压、电流信号经模数转换电路（A/D）变为数字量，经计算机采集，作为主程序的运行状态的输入量，由计算机进行处理后，分别送入高频振荡及控制电路、脉冲整形及变换电路。同时，脉冲整形及变换电路也受计算机控制，经变换产生出可调的脉冲宽度和脉冲间隔，通过具有占空比可调的脉冲波形去控制IGBT的导通与关闭，从而控制电极与工件的放电状态，使加工得以顺利进行。

图1 电参数自适应控制电路原理框图

在电火花加工过程中，将实际极间电压和极间参考电压进行比较，也即把从测量环节得来的信号和“给定值”的信号进行比较，以及在调整脉宽效果不明显时通过调节脉冲的频率来实现电流的自适应变化。

2 电火花加工电源参数自适应控制的具体实现

电火花加工自适应控制的主要控制环节有：

2.1 进给控制

进给控制的作用是及时调整间隙的大小。间隙过大时，加工会停止；间隙过小时会造成拉弧烧伤或短路，调节间隙的大小也间接调整了工作电流。进给控制依据是放电蚀除特性曲线（如图2）。

图2 蚀除特性曲线

不同的加工规准，对应着不同的蚀除特性曲线Vs=f（Ug），每一曲线的A点为最大加工速度的工作点，此时的极间电压Ug即为最佳的极间加工电压。所以，对每一加工规准，找出Ug，进给控制时将目前的极间电压与最佳的极间加工电压进行比较，将两者的差值作为进给的依据，即若U-Ug

v=■・60・■・ti1.1・Ip1.4，

其中ρ―工件比重 ，单位：g/cm3

f―频率 f=■ 单位：Hz

S―加工面积 单位：cm2

Ip―放电电流峰值 单位：A

ti―脉冲宽度 单位：us

当进行某一具体加工时，式中ρ、S、Ip可看成一定的常数。加工参数选取相应脉宽、脉间电参数ti=60us，to=20us代入上式，加工过程中首先通过检测及状态判别电路判别当前加工状态，若为正常则按初始设定值进行加工，若不正常则可在保持频率不变的情况下通过调节脉冲宽度ti的大小来控制加工速度的快慢，最终使电极间隙相应增大或缩小，并处在合适的范围，以保证加工过程的稳定进行。

2.2 脉冲间隔、脉冲宽度及抬刀的自适应控制

根据放电间隙的状态，自动调节脉冲宽度和脉冲间隔的大小。当发生电弧时，通过状态判别电路检测出该状态，并相应减小脉冲宽度值及增加脉冲间隔值，以防止或避免拉弧烧伤；当加工处于正常但不是最佳状态时，相应增大脉宽的大小及减少脉冲间隔值，以提高加工速度，充分发挥脉冲电源的潜力。

在电火花成型加工过程中，当放电间隙状态发生恶化，如短路时，可通过减小脉冲频率来降低加工速度，使加工间隙增大；同时当放电间隙状态异常且减小频率又不见效时，还要迅速抬刀以改善间隙状况，通过调用底层接口函数以控制轴的运动来实现抬刀动作。由于人为规定抬刀时间和频率不易正确掌握，抬刀频率过高则降低了加工速度，抬刀频率低了又易产生拉弧烧伤。因此，根据间隙的状态来自动控制抬刀的时间和频率是完全必要的。

图3 电弧调整控制流程图

发生短路或电弧时的控制流程分别如图3和图4所示。

3 结论

图4 短路调整控制流程图

脉冲电源范文第5篇

关键词：高频电源；脉冲电源；电除尘；除尘效率

我国相关行业的除尘设备主要以静电除尘为主。在我国对于环境保护日益重视的过程中，颁布了各种措施与规定，加强对烟尘排放量的控制力度。对此，各个电厂为了践行国家方针政策，逐渐使用了低硫煤以及相关措施降低对大气的污染，但是这无形之中降低了传统静电除尘器的公众效率，对此就逐渐运用脉冲电源与高频电源技术的组合方式，提高静电除尘的整体工作效率。

1 静电除尘特点

在上个世纪以来，静电除尘器逐渐的呈现这商业发展的趋势。现阶段，在火电厂的烟尘废气排放治理上有着较为广泛的应用。空气因为高压电场电离子作用下产生一定的负离子与电子，在空气中悬浮的各种粉尘颗粒经过高压电场的同时，因为引力下向的作用，会达到除尘净化的目的。静电除尘器与其他相关除尘器相比就有以下的特点：

第一，除尘效果相对较为良好。静电除尘器在使用中，可以利用电场加长的方式，达到除尘的根本目的。一般状况下，主要利用三级静电除尘的操作场合，如果空气中的粉尘颗粒浓度相对较低，其除尘效果可以在百分之九十以上，如果使用相对较高级数的电场时则除尘率就相对更高。

第二，阻力小，耗能低。静电除尘器能耗的消耗主要是因为设备阻力以及供电系统等环节中消耗的能源构成。静电除尘器设备自身的阻力一般在200-300pa范围之内，是布袋式除尘器使用过程中消耗能源的四分之一。同时因为此种除尘模式好能低，无需经常更换相关配件，其运行成本也相对较低。

第三，适用范围相对较广。静电除尘器在使用过程中，可以对温度高达300-400摄氏度、0.1um直径的相关粉尘进行捕捉，及时烟尘中的相关参数发生波动的时候，静电除尘器还是有着较为良好的除尘效率。在工作过程中，粉尘颗粒自身的比电阻会影响一定的除尘效果。

第四，资金投入较高。对于其他类别的除尘器来说，静电除尘器相对较为精密，结构相对较为复杂，在使用过程中要耗费一定的资源，在实际的工作过程中，电场可能要同时配置多个不同的高压供电电源以及相关控制系统，所以其投资相对较大。

2 脉冲电源与高频电源技术在静电除尘中的组合运用

在静电除尘中应用脉冲电源与高频电源技术可以取得较为显著的除尘效果，可以提高整体的工作效率，降低各种能源的消耗，为环境的保护与社会的发展起到一定的促进作用，下面我们就来对其进行以下具体的分析：

第一，高频电源在静电除尘前电场的相关应用。因为静电除尘前，电场中的粉尘浓度相对较大，在整个空间中呈现均匀分布的状态，就决定了前电场的主要功能就是对荷电后产生的各种粒径粉尘颗粒进行收集，也就是说，在前电场电离中气体的充分程度，直接决定着前电场尘粒的相关荷电效果。基于多依奇除尘效率公式，对具体的静电除尘器相关效率；实际的收尘面积；带电粒子在整个电场中的实际驱动速度；电除尘器具体的处理烟气量等进行分析，通过改变相关驱进速度，提高工作效率，才可以有效的达到静电除尘的效果。在实际的操作过程中，通过对电场强度以及含有尘粒烟气的具体粘度进行分析，利用加强粉尘颗粒自身的荷电量或者提高前电场运行时候的整体电压两种方式才可以有效的提高整体的驱进速度。

高频电源通过对相关电源进行整流，使其形成直电流，利用逆变电路的方式，形成符合要求的高频交流电，然后通过整流变压器的升压操作，进而形成了高频脉动电流除尘器，在使用过程中，相关负载运行过程中的起晕电压与使用工频电源形成的起晕电压更低，进而有效的提高了整体电流的运行。高频电源与工频电源相比可以有效的提高电晕功率，进而提高了整个电场之内的粉尘的实际荷电能力。其中，高频电源自身输出的电压与工频电源的平均电压相比，要高出近百分之三十左右。工频电源在峰值时期容易产生一定的火花，所以工频电源自身的平均电压相对较低，也就导致了实际电极之上的平均电压相对较低。静电除尘器的入口粉尘含量相对较大，而常规范围内的整流直流电源自身的二次电流相对脚下，无法保障除尘效果，因此在进行前电场按照高频电源选择的过程中，要有意识的提高其二次电流输出量，进而有效的提高前电场的整体除尘效率。在高频电源出现间歇性供电的时候，自身的脉冲宽度就会更为狭窄、其效率的选择领域则变得更为广阔、电业的整体上升率相对较为陡峭，这样就可以对反电晕进行有效的限制，进而有效的增强除尘工作的整体效率。

第二，脉冲电源在电除尘末电场的应用。在实际的应用过程中，将静电除尘前电厂转变为高频电源，取得了较为显著的除尘效果，但是静电除尘器的排放量还是存在一定的问题，对于细微颗粒的收集效果不佳，主要是因为细微颗粒自身粒径相对较小、质量过轻且表面积相对较大，数量过于繁多的因素，究其原因主要是因为现有的脉冲电源无法对细微颗粒开展较为有效的荷电等操作，同时因为二次扬尘等因素，导致静电除尘不够平稳。传统的静电除尘方式效率相对较低。同时MPC脉冲电源技术可以有效的提高电场的稳定性，避免逆电晕现象的产生。其中毫秒级的脉冲电源针对细微颗粒的荷电效果更为良好，对于一些微小的颗粒物，也有着显著的收集效果。因此有着较为良好的实践效果。

第三，高频电源及脉冲电源组合应用。在实际的应用过程中，高频电源在静电除尘中有着良好的效果，可以有效的提高整体的除尘效率，但是无法对细微颗粒物质进行有效的收集，究其原因主要是因为我国现有的高频电源无法让细微颗粒物产生荷电效应，因此在静电除尘中通过融合脉冲电源自身的微脉冲特征，可以有效的解决细微颗粒以及粒径较大等颗粒物的收集问题，提高除尘效果。但是在具体的应用过程中，脉冲电源成本相对较高，一般企业基于全局考量，无法全面使用此种方式。高频电源在使用过程中可以对一般性的颗粒物起到作用，有着较为良好的除尘效果，仅仅对与细微颗粒收集收效甚微，对此通过高频电与脉冲电源组合的方式，将其应用在实际的静电除尘工作中，可以有效的提高整体的除尘效果，节约了不必要的电能耗费，有效的降低了整体的构建成本。

3 结束语

高频及脉冲电源是一种全新的电源技术，在实际的使用过程中，在静电除尘中应用可以有效的提高工作效果与质量。在电场应用中，高频电源和脉冲电源的组合应用，有效的降低了整体的能源损耗，避免了各种环境污染问题的发生，在提高整体经济效益的同时，带来了较为显著的社会效益，全面践行了我国对于污染物的排放规定，为构建低碳节约型社会起到了一定的推动作用。

参考文献

[1]李琦.脉冲电源与高频电源技术在静电除尘中的组合应用[J].黑龙江科技信息，2015，28：137.

[2]岳建华.静电除尘器电源装置节能技术研究[A].2015年火电厂污染物净化与节能技术研讨会论文集[C].中国能源学会，2015：12.

脉冲电源范文第6篇

关键词：串联谐振 脉冲电源 PWM IGBT

随着重复频率脉冲功率技术的发展，那种体积庞大、低效率的恒压充电方式已不能满足实际需求。传统电源与串联谐振充电电源相比，其具有如下优点:高效率、恒流充电、大功率密度、体积小、适用于变化范围宽的负载等，是理想的电容充电电源。本文将对适合电容充电的串联谐振恒流脉冲电源进行了设计。

1、串联谐振充电的原理

串联谐振充电电路中，当电源电压恒定保持不变时，随即变换器从每一个开关管（IGBT）正向导通开始至谐振电流反向续流结束，在这样的情况下完成一个自然谐振周期后，此时储能元件上的电压增量相等，因此这种谐振式逆变充电方法通常被称为等台阶充电或等电荷充电。之所以能实现等台阶充电，因为当电路稳定工作时正向谐振峰值电流会随自然谐振周期的个数增加而增大，反向续流峰值则减小，但两者之和不变，从而在每完成一个自然谐振周期后能保证储能元件的电压增量相等。

2、串联谐振恒流脉冲电源结构设计

脉冲电源主要由脉冲变压器、谐振电容、直流源、高频全桥逆变电路、高频高压整流、谐振电感、储能电容器以及脉冲成形结构（能量转换和释放系统）组成。主电路见图1。

图1 图主电路拓扑图

图中VD为直流电源，可通过对交流电进行滤波、整流得到;高频全桥逆变电路由4个 IGBT 和与其反向并联的续流二极管组成，二极管选用高速恢复二极管，有利于实现软开关，选用IGBT是因为它既有功率晶体管的导通电压低、通态电流大的优点，又有MOSFET 易于驱动、开关频率高、控制简单的优点;谐振电路由谐振电容、谐振电感、线路等效电阻以及变压器组成，其中谐振电容和谐振电感的等效阻抗远大于线路等效电阻;4个整流二极管形成了高频全桥整流电路;蓄能电容为电解电容;脉冲成形结构由晶闸管和晶闸管触发板组成。

2.1 高频全桥逆变电路

在脉冲电源中，核心部分是逆变电路，在逆变电路中将会有很多的保护和控制电路，整个功率器件的很多参数都将受到逆变电路的影响，系统的其它各部分也会相应的受到影响，所以，逆变电路的设计是非常关键的一个环节。逆变电路的拓扑结构多种多样，由于本论文所设计的脉冲电源输出功率大、电压高，所以选择全桥变换器。选择全桥变换器主要是因为它具有功率开关电压及额定电流较小，功率变压器利用率较高等明显优点。本文选用脉宽调制控制的方式在变压器的副边得到占空比可调的正负半周对称的交流方波电压。逆变器件为IGBT，IGBT的驱动为两片IR2110，分别位于逆变电路中的两个桥臂上，每一片IR2110驱动一个桥臂。

2.2 储能电容器

电容器是脉冲电源储存能量，并释放能量产生脉冲的前提。所以电容器的好坏直接影响了脉冲电源的工作效率和性能。当电容器放电时相当于两端直接短路，一般情况下电容器不能在这种短路条件下工作，因此要选择能够应用于冲击大电流装置的专用电容器。在放电电压达到万级以上时，全都使用无极性的脉冲电容器。但在放电电压为千伏级，并且放电频率不超过5次/每分钟的场合采用电解电容器，能够充分发挥其成本低廉以及储能密度高的优点。在脉冲电源工作时，电解电容器通过充电电路补充每次脉冲电容器放电时所放出的能量。故本系统选用电容器型号为日立HCGF5的电解电容器，最高充电电压为400V，容量为3300μF。

2.3 脉冲成形系统

放电开关及其控制电路是脉冲成形系统的主要部分。由于本文的设计对控制时序要求很高，故以DSP的时钟作为时钟基准，按照设定好的时序，由TMS320LF2407A的引脚IOPE1输出控制信号，控制晶闸管开关来控制电容放电。晶闸管的具体参数如下:正向阻断峰值电压700V、正向额定平均电流 50A、最大正向平均压降 1.2V、控制极触发电压2.8V、控制极触发电流 76mA、正向平均漏电流0.1mA、反向阻断峰值电压600V、反向平均漏电流0.1mA。

3、结果

由理论推导与仿真结果可知，当控制开关工作在频率为5kHz时充电效果最好。修改DSP中PWM模块子程序，使PWM1周期为200μs，正脉宽占90μs;使PWM2周期为200μs，正脉宽占90μs，并且延时100μs触发。实验测得IGBT栅极和发射极的电压波形。示波器显示屏最大显示电压为80V，无法达到测量要求，为此使用衰减倍数为10倍的可衰减探头，其中储能电容为3300μF。储能电容两端的充电电压波形由于探头使用了10倍衰减，图中坐标纵轴电压每格为50V，横轴时间每格为1s。可见在4.6s时储能电容电压达到400V。充电电压波形接近直线且整个充电过程也几乎为恒流充电，符合设计要求。

4、结语

脉冲电源范文第7篇

【关键词】Saber软件 脉冲电源 射频开关

Saber是美国Analogy公司开发现由 Synopsys公司经营的系统仿真软件，为复杂的混合信号设计与验证提供了一个功能强大的混合信号仿真器，兼容模拟、数字、控制量的混合仿真，现已成为混合信号、混合技术设计和验证工具的业界标准，可用于不同类型系统构成的混合系统仿真，与其他电路仿真软件相比，其具有更丰富的元件库和更精确的仿真描述能力，仿真真实性更好，便于分析产品设计可能遇到的问题，对于降低开发费用、缩短开发周期等十分有用。

射频开关是射频通信中常用的链路切换器件，其频率范围从DC到40GHz可以做到全覆盖，除了其射频性能以外，驱动方式及其性能也是其重要指标之一；在进货检验或初次使用时，都要对其做一个全面的考核；为了精确测量评估射频开关驱动性能，要求提供脉冲电压幅度、宽度和频率可调的精密脉冲电源；本文提出了一种用于射频开关驱动性能测量评估的高精度数字可调脉冲电源的解决方案，并把利用saber软件的仿真参数移植到脉冲电源样机设计，实验结果达到了预期效果。

1 脉冲电源技术指标

本文介绍的用于射频开关供电的数字可调脉冲电源的主要设计指标：

输入电压：AC（220±10%）V /（50±10%）Hz；

脉冲输出电压范围： 0V～35V；

脉冲输出电压调节分辨率：0.1V；

脉冲输出电压纹波：≤50mV；

脉冲输出电流：≤450mA；

脉冲电压频率：0Hz～1kHz；

脉冲电压上升/下降延迟时间：≤45?s。

2 脉冲电源解决方案

自高频开关电源问世以来，已在电子、通信、电气、能源、航空航天、军事以及家电等领域作为解决方案广泛应用，并随着电力电子器件的不断发展，高频开关电源以效率高、体积小和快速响应等特点逐步取代了线性电源，但在某些对直流电压纹波要求极高的场合，线性电源以低纹波、电磁干扰小等特点具有很大优势。

由于脉冲电源输出电压纹波要求高，为满足设计指标要求，本文采取了线性电源和微控制器方案来实现。原理框图见图1所示。

从图1可以看出，脉冲电源按照线形电源原理设计，其工作原理为：首先PC机下发脉冲电压幅值和脉冲宽度，MCU接收到控制指令后，根据脉冲电压幅值选择变压器匝比，为三端稳压芯片提供合适的输入电压（5-40V），同时下发脉冲电压幅值指令给D/A芯片，D/A输出电压与三端稳压芯片输出端反馈电压通过运放比较，从而驱动三极管来调节线形稳压器LDO（LM317HV）调整端，形成闭环控制回路使线性LDO稳压器的输出电压达到PC机下设的脉冲电压幅值。其次MCU根据PC机设置的脉冲宽度控制PWM口驱动NMOS管，输出满足射频开关要求的脉冲电压幅值和宽度。

3 仿真模型搭建

Saber软件中具有很大的通用模型库和较为精确的具体信号器件模型，本系统依据脉冲电源解决方案，在Saber中选择方案中具体选型器件搭建仿真模型，仿真器件如表1所示。

3.1 仿真模型搭建

按照设计解决方案，利用saber软件搭建了仿真模型，如图2所示：主要包括LM317HV输出电压调节电路、NOMS管浮地驱动电路、输出电压采样电路和闭环控制器三部分。

3.2 LM317HV输出电压计算、D/A选择以及反馈电阻计算

电压输出模块主要采用 LM317HV 芯片完成转换输出。由于LM317HV芯片的输入电压一般要比输出电压高3V（即有3V的压降），输出端的最小电压为1.25V，为了使脉冲电源能输出0-35V电压，要求其输入Vin接 40V 的电压，同时把LM317HV芯片的ADJ 端口引入闭环反馈环路，通过D/A转换器芯片的输出电压Vda与反馈采样电压进行比较，使LM317HV的输出端电压降为0V。输出电压取决于闭环回路中三极管Q1集电极电压Vc，计算公式为：Vdc=1.25+Vc。详细电路如图3所示。

由于本设计输出的电压为0V 到35V 之间，步进电压为0.1V，为了保证调节精度，选用5V/12位DAC7802作为基准参考，考虑噪声干扰因素，按照10位的有效精度考核，最小分辨率为0.00244V，即满足系统0.1V调节精度要求，反馈电阻精度0.01%，当R1采用1.8欧时，R2=6R1，即R2为10.8欧，满足脉冲输出35V电压要求。

3.3 仿真和样机实验结果

本文针对额定电压为12V/450mA的射频开关，对输出0.1V和12V的仿真结果和样机实验结果进行了对比。

图4为仿真输出0.1V/100ms脉冲电压，脉冲幅值为0.10025V，上升沿为12.175us，下降沿为8.4626us，脉冲宽度为0.099986s。

图5为样机实验输出0.1V/100ms脉冲电压，脉冲幅值为0.09725V，上升沿为31.2us，下降沿为26.9us，脉冲宽度为0.09999s。

图6为仿真输出12V/100ms脉冲电压，脉冲幅值为11.99V，上升沿6.0126us，下降沿为4.8586us，脉冲宽度为0.099988s。

图7为样机实验输出12V/100ms脉冲电压，脉冲幅值为11.99V，上升沿为43.93us，下降沿为42.13us，脉冲宽度为0.1000s。

该样机在带额定电压为12V/480Ma的射频开关时，输出的100ms的脉冲电压符合设计要求，已成功用于某射频开关测试设备产品。

4 结束语

本文根据某射频开关测试产品的要求，设计了一种射频开关供电脉冲电源。利用saber库中元器件建立了脉冲电源电路仿真模型，并以同样参数元器件设计了实验样机，仿真和实验结果基本一致，脉冲电压的动态响应和精度都达到了预期效果。采用saber仿真辅助产品设计，减少了实验样机开发轮次，缩短了产品开发周期，同时降低了设计成本。可见saber辅助仿真建模是未来开关电源设计必不可少的软件工具之一。

参考文献

[1]杨帆，赵亚范.基于Saber的程控电源仿真设计[J].系统仿真技术，2016，12（01）：46-50，55.

[2]冯金林，王海泉.射频开关阈值电平设置与分析[J].有线电视技术，2013，20（01）：100-103.

[3]吕天文.中国线性与开关电源的现状及发展趋势分析[J].电源世界，2011，12：8-9.

[4]李翔翔，孙爱鸣.基于Saber器件库的L6599芯片建模及仿真[J].微型机与应用，2016，35（12）：35-38.

[5]郭焱，张加勤.一种高精度数控稳压电源的设计与实现[J].化工自动化及仪表，2013，40（12）：1532-1536.

作者简介

王生范（1980-）， 男，工程师。

作者单位

脉冲电源范文第8篇

电机扩大技术成熟、可靠性高,控制绕组多,是传统的消磁主电源励磁装置的首选。但扩大机作为特殊的直流发电机,本身时间常数大,且参数可调范围有限,并不适用于图2所示工况。研究和实践表明,针对图2所示的特殊工况,其励磁装置需采用适用于电机控制、参数可调范围大、反应迅速的基于数字控制的整流式励磁装置,得到消磁脉冲电源电气部分物理模型如图3所示。消磁脉冲电源交流发电机采用有刷励磁、励磁装置功率部分采用晶闸管整流,通过传感器将机端强电信号转换成弱电信号作为反馈信号,经模数转换,与给定信号比较,经数字PID调节形成控制信号控制晶闸管的开关,将三相交流电整成6脉波直流电,大小由控制信号决定,通过电刷给发电机励磁绕组供电,从而控制消磁电流波形。虽然图3所示模型中晶闸管整流部分和不控整流部分都是离散的工作模式,但相对于消磁主电源系统的机械时间常数来说,其间隔时间可忽略,从控制的角度讲图3所示的模型可当做连续系统处理[1]。系统的储能飞轮重达数吨,再加上其它机械结构,系统有很大的惯性,工作过程中电枢转速可视为恒定:晶闸管整流部分可视为增益为k0、时间常数为T0的一阶惯性环节;发电机励磁绕组的电感为L、电阻为R;发电机电枢连同负载(包括不控整流装置和消磁绕组)可视为增益为k1、时间常数为T1的一阶惯性环节;反馈通道视为增益为k2、时间常数为T2的一阶惯性环节,则消磁主电源电气部分数学模型如图4所示。图4所示模型中,励磁装置的时间常数为毫秒级;交流发电机直接带整流负载,非对称工作模式,可认为它总是处于超瞬态,交流电机电枢的超瞬态电抗很小[3-6],电枢连同负载的时间常数为0.1s左右;反馈环节的时间常数约为数十毫秒;交流发电机励磁绕组的时间常数一般可达数秒,所以消磁主电源电气部分的惯性主要来自发电机励磁绕组,在计算PID控制环节参数时,可先不计其它各环节的影响,在不考虑PID环节的D参数时(D参数在后面考虑),得到简化的消磁脉冲电源励磁控制模型如图5所示。

2控制参数计算

消磁脉冲电流最后一个脉冲的幅值很小,这就需要对发电机输出的剩磁电压进行控制。根据图6所示的同步发电机短路特性曲线和图7所示的空载特性曲线可知,要使最后一个脉冲满足要求,发电机空载剩磁电压须控制在20V以下,而该发电机的空载剩磁电压接近100V,故励磁装置需产生偏置电流以补偿剩磁电压。补偿后实际输出空载剩磁电压小于2V。

3小结