高压电源

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高压电源范文第1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

高压电源范文第2篇

关键词：直流高压；Buck；半桥逆变；倍压电路

中图分类号：TN-9 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2013）10-2485-03

近几年，随着电子电力技术的发展，新一代功率器件，如MOSFET，IGBT等应用，高频逆变技术的逐步成熟，出现了高压开关直流电源，同线性电源相比较高频开关电源的突出特点是：效率高、体积小、重量轻、反应快、储能少、设计、制造周期短。但由于高频高压变压器是高频高压并存，出现了新的技术难点：1）高频高压变压器体积减小，频率升高，分布容抗变小，绝缘问题异常突出；2）大的电压变化比使变压器的非线性严重化，漏感和分布电容都增加，使其必须与逆变开关隔离，否则尖峰脉冲会影响到逆变电路的正常工作，甚至会击穿功率器件；3）高频化导致变压器的趋肤效应增强，使变压器效率降低。鉴于上述情况，高频高压变压器如何设计是目前研究的一个难点和热点问题。该文的主要研究内容包括BUCK电路的分析设计、半桥逆变电路分析设计、倍压电路的设计，以及系统仿真研究。

1 主电路设计

1.1 主电路的拓扑结构

这里主要介绍了一种基于BUCK调压的小功率高压电源。该电源能实现零电流软开关（ZCS），并能方便的调节输出电压，因为利用了高频变压器的寄生参数，从而避免了尖峰电压和电流。该电源的另一个特点是利用倍压电路代替了传统的二极管整流电路，减小了高频变压器的变比和寄生参数；尤其是主电路的控制采用了Buck电路和逆变电路的联合策略，可十分方便、灵活地进行电压调节；采用定频定宽的逆变电路可利用高频变压器的寄生参数实现谐振软开关。

1.2 BUCK电路工作原理

半桥逆变电路的优点是简单，使用器件少。其缺点是输出交流电压的幅值Um仅为1/2且直流侧需要两个电容器串联，工作时还要控制两个电容器电压的均衡。因此，半桥逆变电路常用于几KW以下的小功率逆变电源。

2 控制电路分析及总结

通过该文高压电源的设计过程，可以得到以下结论：

1）针对系统要求输出电压为0-15KV，且输出功率为15W的情况，选用BUCK调压电路与桥式逆变电路相组合得到高频脉冲电压，后经过高频变压器和倍压电路完成升压和整流作用。

2）BUCK闭环环节使用光电耦合器HCNR201进行电压采样隔离，MOSFET的隔离驱动使用HCPL4504和UCC27321共同完成，保证驱动电路工作的有效性和安全性。

3）逆变电路的控制电路由芯片SG3535和IR2110共同完成。SG3525控制器集成了过压保护、过流保护、软启动、欠电压锁定、击穿短路保护等功能保证控制信号的准确性。SG3525输出的PWM信号通过两片IR2110后驱动逆变电路的两个桥臂，这保证了驱动信号间的死去时间，防止桥臂的直通现象。

4）电路设计中摈弃传统工频变压器升压模式，而采用高频变压器和倍压电路共同完成升压作用，在减小系统体积上有突出作用。

3 调试结果

4 结束语

本文介绍的一种基于BUCK调压的小功率高压电源，其特点是：1）采用了倍压电路，减小了变压器的变比，使其在工艺和制造上成为可能，并且能够在一定条件下实现零电流软开关，从而大大减小了开关损耗；2）该电源可以工作在110V、220V不同电压下，因为开拓了国内外市场；3）该拓扑结构简单，易于实现；4）该电源利用了DSP，实现了数字PI的实时控制，因而能良好的工作且实现远程通信。

参考文献：

[1] 王兆安.电力电子技术[M].北京：机械工业出版社，2008.

[2] 郑颖楠.开关电源技术[Z].燕山大学自编教材

[3] 王昌.创新型的基于软开关X射线电源系统[J].电力电子技术，2007，41（4）：58-60.

高压电源范文第3篇

【关键词】等离子体;辉光放电;PCB微切片;高压开关电源

Abstract：A type of high voltage witching power supply of plasma cleaning machine for cleaning of PCB microsection was developed by using the method to produce plasma through glow discharge at low atmospheric pressure.The high voltage switching power supply adopts pulse width TL494 of modulation integrated circuit as the core control circuit of the power supply.The article makes detailed introduction to integrated design and use of high voltage switching power supply by centering on TL494.

Key words：plasma;glow discharge;PCB microsection;high voltage switching power supply

1.引言

等离子体清洗机利用气体作为清洗介质，有效地避免了因液体清洗介质对被清洗物带来的二次污染。等离子清洗机外接一台真空泵，当真空清洗腔中的工作气体在高压电场作用下发生电离时，产生相当数量的高能电子、离子和自由基等活性粒子，这些活性粒子很容易与固体表面分子反应生成产物分子，产物分子解析形成气相;同时使固体表面会受到化学轰击及物理轰击，在真空和瞬时高温状态下，使污染物分子在极短的时间内发生分解、蒸发从而脱离固体表面。同时污染物在各种高能量粒子的冲击下被击碎并被真空泵抽走，其清洗程度可达到分子级。

作为现代电子信息工业的重要元件――印制板[1]（PCB），集成电路（IC）的电气互连及装配离不开它;高新技术产品要靠它连接各类电子元器件和实现电气互连。可以说如果没有PCB今天将没有手提电话、计算机、因特网、GPS、医学上的CT等等。而PCB的质量关系到电子设备稳定性和电子仪器的准确度。如果PCB和电子元件组装后才发现电子产品的质量问题，就会浪费掉大量的材料和人工费用，所以有必要在PCB装上元件前对其质量做出评判，而对PCB产品检测最好靠的是金相剖切检测。为了对PCB的质量进行监控，专门开发了用于PCB质量检查的等离子体清洗机，对PCB微切片进行清洗，使PCB微切片的金相显微组织图像清晰，易于观察。

该等离子体清洗机直接利用空气作为工作气体，主要由真空泵、电阻真空表、真空系统、高压开关电源组成，。

2.真空系统与辉光放电

由图1见真空系统主要由真空腔、放电电极、真空微调阀、放空阀、手动角阀、样品固定座、电阻真空规、真空观察窗等组成。

图1 真空系统结构示意图

（图例说明：1.高压电源接头;2.变径接头;3.基座4真空盲板;5.真空腔;6.放电电极;7.挡板;8.样品固定座;9.真空观察窗;10.真空微调阀;11.三通;12.放空阀;13.卡箍14.数显电阻真空表接头;15.电阻真空规;16.手动角阀;17.真空泵连接软管）

清洗机开启电源后，真空泵启动开始抽取真空。当真空腔内真空度下降到设定真空度时，定时器被触动将高压电源的直流高压输出到电极上。电极间的空气在高压电场作用下发生电离，电离产生的次级电子再被高压电场加速与气体分子碰撞，使更多气体分子电离，正负离子复合过程中会有光子释放，即产生辉光放电。

辉光放电是产生等离子体的一种有效方式，一般在低气压情况下进行。低气压辉光放电的击穿机制是：从阴极发射电子，在放电空间引起电子雪崩，由此产生的正离子再轰击阴极使其发出更多的电子。它是由电子雪崩不断发展而引起的放电[2]。辉光放电须在低气压下才能稳定放电，因此等离子体清洗机在工作时通过手动角阀及真空微调阀的配合将真空清洗腔的真空度控制在12～22Pa之间。由图1见辉光放电主要是在放电电极6和挡板7之间发生，放电电极6为直流高压电源的阴极（即负极），挡板7为另一电极也就是电源的地。PCB微切片安装时将要清洗的表面对着挡板7的通孔，清洗机工作时等离子体穿过挡板7的通孔，到达PCB微切片的表面进行清洗。

3.高压开关电源系统

3.1 设计方案及原理

辉光放电需要比较高的放电电压U（几百～几千V），但电流I（mA量级）比较小;当两电极的直流电压调节到等于气体着火电压时，两电极就会从非自持放电过渡到自持放电，此时放电电流I会继续增大，管压降U下降，进入辉光放电区。由于真空系统在工作过程中真空度会发生微小的变化，其形成的等离子体等效阻抗也是变化的，而且清洗的效果跟高压电场的强度也有关系，所以设计的高压直流电源的直流电压须在一定范围内可调，以适应负载的变化。因为开关电源具有效率高、体积小、重量轻等显著特点，所以该高压直流电源采用开关电源技术。

清洗机由高压电源通过向电极施加高压直流电场来实现辉光放电。为了实现电压调节及电流的保护，采用电压控制脉宽型芯片TL494来设计高压电源。高压开关电源整体工作原理框图见图2。由图2知电路实现可控高压的关键是执行DC-AC逆变的PWN驱动器TL494。

因为要从阴极发射电子所以高压电源输出电压为负极性。开关电源的主要技术指标：输出电压由0V到2500V可调，最大输出电流为10mA，负载调整率：≤0.5%。为了表述的方便，下面没有特别说明的，输出电压都是指电压绝对值的大小，不跟其负极性一齐表述。

考虑到安装及调试的方便，该开关电源系统采用模块式安装结构主要分为AC-DC模块（24V低压直流）、DC-AC逆变模块、AC-DC模块（高压直流）、DC-DC模块（24V转±5V，电压电流测量用）、电压、电流显示模块。为了减少外界供电的影响及隔离，电源输入端用220V输入，直流24V输出的成品开关电源作为整个电源系统的工作电源。下面分别就DC-AC逆变电路、倍压整流电路、电压电流取样反馈电路、电压电流显示电路、输出过压保护电路、输出高压控制电路作出说明。

图2 电源系统原理框图

3.2 DC-AC逆变电路

TL494是一种固定频率脉宽调制电路，它包含了开关电源控制所需的全部功能，广泛应用于单端式、推挽式、半桥式、全桥式开关电源[3]。内部集成了全部的脉宽调制电路。片内置线性锯齿波振荡器，外置振荡元件仅两个（一个电阻和一个电容）。内置两个误差放大器，可实现输出电压和电流的双重控制。内置5V参考基准电压源。可调整死区时间。内置的功率晶体管可提供500mA的驱动能力，推或拉两种输出方式。

由TL494组成推挽式DC-AC变换电路如图3所示。高压电源采用推挽式电路实现24V直流低压到交流高压的输出。5、6脚分别用于外接振荡电阻C4和振荡电容R7，用于设定电路的脉冲频率，电路工作频率f=1.1/（R7・C4）≈41kHz;误差放大器的输出端（3脚）接电阻R1、R2，和电容C1组成增益控制和相位校正网络。14脚为5V基准电压输出端，由于采用推挽式输出方式，所以输出控制端13脚接14脚的5V基准电压。1、2脚是误差放大器I的同相和反相输入端，用于输出电压的反馈和设定输出电压。设定的电压通过调节电位器VR1来分压VREF实现，当VR1顺时针旋转即增加设定电压Ug时，TL494的输出脉冲宽度逐渐增大，令输出电压Uo逐渐上升。反之则输出电压下降;4脚为死区时间控制端，其上加0～3V电压时可使脉冲占空比从最大线性变化到零，因此该引脚用于开关电源的开、关机控制;8、9脚和11、10脚分别为TL494内部两个末级输出三极管集电极和发射极，由于是推挽式输出，8脚、11脚接电源供电端12脚，而9脚、10替输出脉冲信号用以驱动VT1、VT2，继而推动开关管VT3、VT4;R6和C3组成TL494的软启动电路，使PWM比较器输出脉宽缓增大到额定脉宽，避免开机冲击电流损坏开关管。因为VT3、VT4需要具有高频的导通截止特性，为了保护VT3，VT4正常工作，分别并联C5，R12和C6，R13;15、16脚是误差放大器II的反相和同相输入端，用于高压电源的过流保护。

3.3 倍压整流电路

倍压整流电路适用于输出直流高电压、小电流的场所，符合辉光放电的电压电流条件。而且倍压整流电路不仅可以使整机缩小体积、减轻重量，而且还具有输出电压稳定、脉冲幅度低、自动适应负载变化，即具有软的负载特性的优点。由图3可知：设计中采用2倍压整流电路将高频变压器T1输出的交流电压整流成负极性直流高压，电路由2个倍压电容器C7、C8，和2个高压整流二极管D2、D3组成。

3.4 电压电流取样反馈电路

电阻R14和R15组成输出电压反馈取样，为防止前后级电路互相影响用运放IC5作电压跟随器隔离。而高压电源输出电压为负极性，所以反馈电压先经运放IC5隔离再输入运放IC4反相放大。由图3知：放大倍数A=R18/R19=20，反馈电压变为正极性电压后再经电阻R3输入到1IN+（1脚），与1IN-（2脚）的设定电压Ug进行比较，令TL494的PWN输出合适的脉宽的信号去控制输出电压。当电位器VR1调到最大值时，Ug=UREF=5V，则最大输出直流电压UO=UREF（1+R14/R15）/A=5（1+24M/2.4k）/20=2500V。电阻R16跟负载串联作为回路电流的取样电阻，R5和R17将基准电压分压得到52.2k/（110k+2.2k）=0.1V的偏置电压。此电压加到误差放大器II的反相输入端（15脚），其同相输入端（16脚）接地。当电流取样电阻流过大于10mA的电流时，将产生0.1V以下的电压与偏置电压抵消，使误差放大器II的反相输入端（15脚）电压低于0V，误差放大器II会输出高电平将输出关断，从而起到过流保护的作用。

3.5 电压和电流的显示电路

清洗机将来需要和计算机通讯，实现程控，所以选用的模数转换器都带有BCD码输出的。高压开关电源输出电压测量采用4位半的模数转换器ICL7135，而ICL7135满量程为2.0000V。在这里将输出电压通过取样电阻R14和R15的分压来间接测量输出电压，为防止对测量电路的影响用运放IC5作电压跟随器隔离，可测量的最大电压为：Uo=2.0000/（R15/（R15+R14））=2.0000/0.0001=20000V，即满量程为20000V，满足电压测量要求。输出电流的测量则是通过测量回路电流取样电阻R16上的压降来显示电流值。采用3位半的模数转换器MC14433来实现电压的测量，而MC14433满量程为2.000V或200.0mV，这里采用2.000V量程。则当取样电阻R16的电阻值为10时，显示最大电流为：Io=2.000V/10=200.0mA，而高压电源输出最大电流为10mA，满足电流测量要求。ICL7135、MC14433的电路见[4]这里从略。

3.6 输出过压保护电路

输出电压的取样反馈电压经IC5隔离，IC6反相，输入电压比较器IC7的同相端。而IC7的反相端接电位器VR2分压过来的参考电压，由图3知参考电压由TL431基准源产生的2.5V电压获得，只要将IC7的反相端的参考电压设定为0.26V。当IC7的同相端输入电压值大于0.26V，即某种原因令到电源输出电压超过0.26V/（R15/（R15+R14））=2600V时，由于同相端电压大于反相端电压，比较器将翻转，输出低电平变为输出高电平，该电平经R22令光电耦合器IC2得电导通，结果TL494的4脚的死区电平升高达到最大，使TL494输出脉冲关断，导致输出电压归零，从而达到过压保护的目的。设置过压保护的电压为2600V，是为输出电压留出一定的裕量，可根据需要调节VR2设定其他保护电压。

3.7 高压输出控制电路

清洗机开启电源后，真空泵启动开始抽取真空。预先将真空表的真空度设定在22Pa的工作点，即当真空腔内真空度下降到22Pa时，电阻真空表将发出一个指令信号给定时器，定时器接受到信号后将常闭触点Kt打开，光电耦合器IC3失电关断，令到TL494的4脚由高电平变为低电平，TL494恢复输出脉冲，直流高压输出到电极6。使真空腔内空气在高压电场作用下发生电离，由此产生的正离子再轰击阴极使其发出更多的电子，引起电子雪崩即可实现辉光放电。定时器主要对辉光放电的时间进行设定，时间可精确到秒。对不同的清洗对象设置不同的放电时间，一般将放电时间设定在几十秒到几分钟以内。放电时间一到定时器将常闭触点Kt闭合，光电耦合器IC3得电导通，令TL494的4脚由低电平变为高电平，TL494关闭输出脉冲，电源无直流高压输出。

4.高压开关电源的使用及效果

4.1 高压开关电源的使用

将PCB微切片样品放置在样品固定座后，再将真空观察窗盖上。然后打开清洗机的电源，真空泵开始工作，同时电阻真空表显示的真空度逐渐下降。当真空度下降到22Pa时，由高压输出控制电路知，直流高压将输出到放电电极。同时可在电压表上看到实时的输出电压的示值。一般输出电压要在1000V以上才能在两电极间有效起辉。如发现电压在1000V以下时可顺时针旋转电位器VR1，令TL494输出脉宽增大，输出电压增大，输出电流增大。同时观察放电电极6和挡板7间有无辉光产生。当输出电压等于气体着火电压时，两电极的放电空间将发出辉光，形成等离子体对PCB微切片样品进行清洗，具体清洗时间可根据需要自行设定。如果在清洗过程中觉得电流偏小可适当升高输出电压。根据我们的经验，比较合适的输出电压在1500V左右，输出电流在3mA左右。当放电结束后关闭电源，打开放空阀，让真空腔内气压升至一个大气压。再将真空观察窗拿开，取出样品观察即可。高压电源工作时的辉光放电状态如图4所示。

图4 辉光放电

4.2 PCB微切片清洗的效果

需要检验的PCB经取样、灌胶、研磨、抛光、微蚀后，使用该等离子体清洗机做最后的清洗。

PCB微切片清洗后在显微镜下即可观察到清晰的图像。清洗前后PCB微切片的显微图片见图5：

a.清洗前 ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; b.清洗后

图5 PCB微切片图片

5.结束语

该等离子体清洗机高压开关电源在清洗PCB微切片时运行稳定、适应负载能力强、稳压精度高、控制性能优良。只要选择合适的工作电压或工作电流和清洗时间，清洗后的PCB微切片显微图象逼真、颜色真实、边界分明、层次清晰，满足了生产中对PCB的质量监控，将电子产品的质量问题控制在萌芽阶段，节省了材料及人工的费用，有效地保证了电子产品的质量。

参考文献

[1]李乙翘，陈长生.印制电路[M].北京：化学工业出版社，2007.

[2]许根慧，姜恩永，盛京等.等离子体技术与应用[M].北京：化学工业出版社，2006.

[3]马洪涛，沙占友，周芬萍.开关电源的制作与调试[M].北京：中国电力出版社，2010.

高压电源范文第4篇

【关键词】PMW 整流电路；调频式；谐振；高压；试验；电源控制；策略

Frequency Tuned Resonant Test Power Supply，FTRTPS，调频式谐振试验电源的耐压特定较好且试验范围较大，运行的效率较高。试验的装置重量、自身的体积都相对较小，试验样品所呈现出来的电压波形较好，当试样被击穿后能实现自动脱谐保护等特征。通过大功率开关器件所构成的电路实现了对传统模拟信号源以及功率放大电路进行了替代，从而直接产生了大功率的标准正弦波。

一、新型调频式谐振电源系统概述

新型新型调频式谐振电源系统的结构如下图所示。其主要由三相PWM整流电路、H桥逆变电路、滤波器输出、DSP控制器、检测单元、及人机接口部分构成，RL是试验过程中回路谐振电感等效内阻，而T为中间励磁升压变压器；C是试验回路等效电容，等效电容包括被测试样品电容和试验回路谐振电容。整个谐振试验电源输出的电压调节是通过三相PWM整流电路输出一侧的电容电压大小的控制实现的，当试验回路等效电容稳定在设定值时，系统则开始调节频率，频率的调节是通过逆变电路开关的控制实现的。最终将输出滤波器滤除系统输出信号中的毛刺由此得出了所需要的正弦波形。

系统中的检测装置结构为温度传感器以及电流型、电压型霍尔传感器，为了有效提高检测装置的抗干扰的能力，相应的信号通过光纤传递到DSP控制器MAXl25采集单元，而整个系统通过4×4键盘设置了实验参数，包括光标的移动、取消和确定等功能。尺寸为10.4英寸、分辨率为640x480的液晶通过并行的I/O接口实现了与DSP控制器连接作为人机操作终端进行显示。

公式中的Q为谐振电路品质因数，通过上述公式可了解到，被测试的样品两端得出被放大Q倍的电压，甚至可达到几十至上百万伏，由此通过放大电压对被测试样品进行交流耐压或者局部放电的试验。

二、设计电压调节自适应PI控制器

PWM整流器在一定程度上要建立简化以及精确的数学模型存在一定的障碍，而传统的电压调节自适应控制器无法得到满意度设计效果。由此本试验中选择自适应PI控制模式。

U*dc、Udc是直流侧电容C3所定出的参考以及实时电压；idis是所引入的电流扰动量；而i*a、i*b以及i*c分别为整流器网侧的三相电流的参考信号，其是由外环和内环所构成的。直流侧电容C3所给出的参考电压U*dc与实际电压Udc比较并通过自适应PI电压调节器在调节完成上之后实现了与电流扰动量idis的减数所形成的直流电流量I*s。为了保证网侧功率因素为1，也就是为了保证电压与电流具有同等相位，通过锁相电路PLL所得出标准的三相交流电源电压的相位与直流电流量相乘所得出整流器网侧三相电流的参考信号。

若是实现同步旋转的坐标系d轴与电网电压a相一致，也就是实现了电压的定向，那么i*a、i*b在通过变换之后可得知i*q的值为零。也就是控制整流器网侧三相的实际电流在经过变换之后的iq为零。由此实现了网侧功率因素为1的要求和标准。此时，对直流侧的电容C3的实时电压的调节主要与d-q变化d轴电流id相关。电压自适应PI的控制算法如下所示：

电流自适应PI控制的控制过程与电压自适应器的PI控制模式相似，是通过两个电流控制器的输出在经过d―q反变换过后与三角载波通过调制而得出的开关控制信号。

三、设计自动调频控制器

1、比例积分锁相的自动调频控制

相应比例积分锁相自动调频的框架图如下所示。在整个逆变电路当中，其死区是通过硬件电路来完成和实现的。相应系统的自动调频的范围将达到30-300 Hz。下图所示中的谐振电容C的两端电压滤波器输出电压U0是通过霍尔电压互感器测量之后通过抗干扰能力较强的光纤无失真传递到DSP控制器的MAXl25采集单元，并且通过零转换电路将其转换为方波信号。在经过XOR异或逻辑门的比较之后，将得出Uc、U0相位差，Rf以及Cf低通滤波器在对交流纹波滤除之后，将相位差变为无纹波平均化的电流电压信号Xf。PI控制与Rf以及Cf类似，能对噪声以及高频分量存在抑制作用，同时还对相位校正的速度以及精度进行了有效控制，能对动态以及静态的性能起到了决定作用。PI控制器的输出信号通过压控振荡器得出所期望得到的振荡频率信号，在通过三角载波调制之后，通过光电隔离以及放大后实现对1GBT的驱动。

2、控制模型

上述公式中的τf即为RfCf，表示的是滤波器的时间常数。

公式中的W0为，L、C均为谐振电杆定容，而RL则为谐振电感内阻。通过一系列的公式推导可得出控制的计算模型。

四、结语

研究了大功率开关器件IGBT实现对试验所产生的正弦波进行了分析，相应的体系结构较为简单、元器件的数目较少且便于维护，电压调节是通过三相PWM整流电路实现的。电压调节根据自适应PI电流内环、电压外环双环闭环控制方式，使用比例积分锁相自动调频实现了频率的调节，同时根据相应的谐振电路特点分析以及推导了控制模型。实践表明所提出的电压以及频率调节的方法具有较好的动态以及静态的性能和跟踪的效果，同时也具有较强的抗干扰能力。

参考文献：

[1] 高恭娴，杨伟，洪峰. 基于CPLD的单相逆变控制器[J]. 华中科技大学学报（自然科学版）. 2010（09） .

[2] 孙驰，鲁军勇，马伟明. 一种新的三相四桥臂逆变器控制方法[J]. 电工技术学报. 2007（02） .

[3] 康健，张培铭. 基于动态相量法的电压闪变传播系数计算[J]. 电力自动化设备. 2010（02）） .

[4] 白向东. IR2132驱动器及其在三相逆变器中的应用[J]. 现代电子技术. 2010（13） .

高压电源范文第5篇

关键词：电源；干扰；MATLAB仿真

引言

火力发电厂燃煤机组烟尘排放的合理控制是环境保护治理的主要目标之一。在我国电除尘器是比较普遍使用的火电厂排放污染气体处理的设备之一，而大部分电除尘器采用高压静电方式去除排放气体中的污染颗粒，所以需要大量的供电电源的使用。2011年7月29号由环境保护部和国家质量监督检验检疫总局共同《火电厂大气污染物排放标准》将烟尘排放量统一标定为30mg/m3以下[1]。为了达到国标要求，各企业推出了各种各样的电源，有高频电源、软稳电源、脉冲电源、三相电源等等。文章中我们不讨论电源的优缺点，我们简单讨论一下电源的干扰问题。

1 干扰的分类及处理措施

目前市场上出现的电除尘器供电电源基本超出工频范围，由过去单一的工频相控等策略逐步转变为频率幅值可变等策略，功率器件也逐步由SCR转变为IGBT、MOSFET等。功率器件工作在非线性的条件下，采用PWM调制方式，加之频率的不断提高，电源的干扰问题愈发突出，对火电厂厂用电除尘段的配电系统造成很大的污染。

干扰的类型通常按噪声产生的原因、噪声传导模式和噪声波形性质的不同进行划分[2][5]。

按噪声产生的原因分为放电噪声、高频振荡噪声、浪涌噪声。按噪声传导模式分为线间感应噪声、地感应噪声。按噪声波形性质的不同分为持续正弦波和各种形状的脉冲波[3]。

通常抗干扰的措施分为硬件抗干扰技术和软件抗干扰技术。硬件抗干扰措施又分为滤波吸收、光电隔离、接地、分开布线。其中滤波吸收措施是在控制柜的输出端加电抗器，控制电源中加交流滤波器，再在直流工作电源中加上参数匹配的滤波电容，同时，在输出端并联压敏电阻[4]。本方案采用在1.5A规格的高压电源控制柜输出端加电感滤波。

2 仿真

针对本方案，文章利用MATLAB7.4软件建立1.5A规格的电除尘用高压电源仿真模型[7]，逆变模块的仿真模型如图1。从仿真模型的FFT分析中可以看到，谐波含量THD从72.7%降至62%。图2是滤波之前输出波形及其谐波含量，图3是加电感滤波后输出波形及其谐波含量。

图3 加L滤波后输出波形及其谐波含量

逆变电路采用H桥结构，开关频率10KHz，输出电流为300A。实际应用中输入380V50Hz标准交流电，经过三相整流得到稳定的直流电压540V，仿真中采用直流电源代替，主要考虑文章中主要研究逆变输出的影响。

3 电源干扰测试及抑制实验

本方案实验采用1.5A规格的电除尘用高压电源柜体，带纯阻性负载，一次电流I1=300A，分五个测试点：①柜体出线；②1，3测试点中间；③柜体和变压器连线中点；④3，5测试点中间；⑤靠变压器进线。采用日置磁场测试仪FT3470-52进行试验，测试仪配有两个测试传感器分别为100cm2和3cm2[6]。如图4所示。

图4 日置磁场测试仪FT3470-52及配套100cm2测试探头和3cm2测试探头

1.5A高压电源柜通电测试结果：

测试仪显示为磁感应强度B，单位T，查阅标准采用磁场强度H，单位A/m。两者关系为H=B/μ，其中μ是磁导率。（见表1、表2）

4 结束语

通过上述仿真FFT分析以及1.5A高压电源柜体加电感滤波试验分析，加装电感对近柜体侧影响较大，随着离变压器距离的减少，影响也逐渐降低。

参考文献

[1]GB13223-2011.火电厂大气污染物排放标准[S].

[2]GB7260.2-2003.不间断电源设备（UPS）第2部分：电磁兼容性（EMC）要求[S].

[3]，闫怀海，白真，等.大功率开关电源的EMC测试分析及EMI滤波器的正确选择[J].UPS应用，2004（42）.

[4]燕宏斌，白真，高大庆，等.大功率开关电源中EMI干扰抑制[J].电源世界，2004（2）.

[5]陈涛，侯振义.开关电源的干扰及其抑制[J].电源技术应用，2005，8（11）.

[6]MAGNETIC FIELD HiTESTER FT3470-51/-52.HIOKI日置产品手册[S].

[7]洪乃刚.电力电子和电力拖动控制系统的MA

TLAB仿真[M].机械工业出版社，2006.

作者简介：周宝红（1974-），男，汉，本科，毕业于中央广播电视大学，计算机科学与技术专业。