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高压直流电源功率调整的介绍

文章出处:常见问题 责任编辑:东莞市联迪电器有限公司 发表时间:2022-12-07
  ​基于LLC谐振变换器的具有功率因数校正功能的高压直流电源 (HVDCPS)的分析、设计和实验。为了改善功率因数校正,所提出的拓扑具有一个带有两个滤波电容的输入整流器、两个带有总线电容(Cbus)的电感和一个谐振电路。以防止反向电流流向源二极管(D9和D10)。

高压直流电源广泛应用于粒子加速器、静电除尘和高压脉冲发生器、束柱聚焦离子、激光器、X射线系统、电子显微镜和许多其他应用,如工业、科研和测试实验室。一些HVDCPS产生模拟输入,可用于控制输出电压。


高压直流电源功率调整的介绍

高压直流电源功率调整的介绍​


除此之外,高压DC发生器在不同领域的其他应用很少,比如过滤各种气体和粉尘,静电喷漆或涂层以及除尘等。这些类型的机制需要非常大的电压来进行适当的处理。

描述和构造,高压直流电源由带滤波电容器的二极管整流器、高频逆变器、高频高压变压器(HVT)、控制器和与高压整流器一起使用的滤波电容器组成。其中HVT是一个非常复杂的部件,对电源的性能有很大的影响。因为它包含较高的匝数比,所以有必要具有足够的几何距离,以便在初级绕组和次级绕组之间获得有效且合适的隔离电压。这些绝缘要求加剧了变压器的非理想性,包括寄生电容和漏电感,这将导致电流和电压尖峰,并增加噪声和损耗。

为了将这些缺陷作为有用的元件,早期的研究人员提出了几种类型的变换器,如并联谐振变换器(PRC)、串并联谐振变换器(SPRC)和串联谐振变换器(SRC)。

其中一种变换器是LLC谐振变换器,它是最有用的变换器拓扑,因为它的结构简单并具有许多其他优点。它没有变压器饱和,允许容性输出滤波,零电压开关和零电流开关,在较高频率下开关损耗较小,还可以吸收变压器的漏电感[21]。由于LLC谐振变换器的正弦特性,与并联谐振变换器(SRC)和串并联谐振变换器(SPRC)相比,LLC谐振变换器的损耗大大降低,问题更少。因此,LLC SRC由于其良好的工作特性和较高的工作频率范围,在过去的几年中引起了极大的关注。

在所提出的谐振拓扑中,LLC谐振转换器被设计为在谐振以下工作,以便收集零电压开关(ZVS)。在此工作区域,次级桥式整流器的输出二极管在零电流开关(ZCS)下导通和关断,从而降低开关损耗。由于ZCS和ZVS,获得了良好的功率因数,因此所提出的拓扑的整体效率得到了提高。为了施加恒定的输出电压,许多作者一直在分析LLC谐振转换器。

在提案中,提出了高压直流电源使用半桥谐振转换器进行功率因数校正的具体设计,它可以产生1.5KV的输出电压。使用PSPICE仿真工具对所提出的电路进行了仿真测试。通过改变施加于MOSFET栅极端子的脉宽调制(PWM)的频率来调整输出电压的幅度。
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