CN203301387U - 大功率高频高压电源 - Google Patents

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孙国平
杨炜
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Abstract

本实用新型公开了一种大功率高频高压电源，熔断丝依次通过相电流传感器、三相滤波器与三相全桥整流电路连接，三相全桥整流电路与逆变电路通过电缆连接；谐振电容和谐振电流传感器的一端与逆变电路连接，另一端与高频变压器的原边连接；高频变压器的两个副边通过高压硅堆整流模块与二次电流电压传感器相连；相电流传感器、逆变电路、谐振电流传感器及二次电流电压传感器均与控制单元连接。本实用新型电路结构简洁可靠，输出电压波形稳定，输出功率可调，安装一体化。

Description

大功率高频高压电源
技术领域
     本实用新型涉及一种大功率高频高压电源装置。 
背景技术
随着高频高压变压器的出现，新型的高频高压电源取代传统的工频电源成为一种趋势。现有的大功率高频高压电源，虽然性能可靠并已投入使用，但还存在以下问题： 
1、现有的大功率高频高压电源产生大量的谐波污染，而且电源效率低，功率因素小，输出电压脉动大，供电效率低。
2、现有的大功率高频高压电源控制系统复杂，一体化安装困难。 
3、现有的大功率高频高压电源采用交流移相调压，使得输出高压波形比较单一，除尘用时对高浓度粉尘，高比电阻粉尘等工况的适应性比较差。 
发明内容
   为了克服现有的大功率高频高压电源所存在的上述问题，本实用新型的目的是提供一种大功率高频高压电源，该电源具有大功率高频高压输出；采用LCC谐振电路的IGBT逆变回路；采用先进DSP数字控制技术，电路结构简洁可靠，输出电压波形稳定，输出功率可调，安装一体化。 
本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的： 
   一种大功率高频高压电源，其特征在于：该电源包括熔断丝、相电流传感器、三相滤波器、三相全桥整流电路、逆变电路、谐振电容、谐振电流传感器、高频变压器、高压硅堆整流模块、二次电流电压传感器及控制单元；熔断丝依次通过相电流传感器、三相滤波器与三相全桥整流电路连接，三相全桥整流电路与逆变电路通过电缆连接；谐振电容和谐振电流传感器的一端与逆变电路连接，另一端与高频变压器的原边连接；高频变压器的两个副边通过高压硅堆整流模块与二次电流电压传感器相连；相电流传感器、逆变电路、谐振电流传感器及二次电流电压传感器均与控制单元连接。
本实用新型中，一组谐振电容C1-C5并联和高频变压构成LCC谐振电路。高频变压器由分裂式绕组变压器组成。高压硅堆整流模块由一组二极管D7-D14组成。控制单元采用DSP芯片采集处理电源内部数据，通过485通信与相电流传感器、逆变电路和谐振电流传感器及二次电流电压传感器相连。 
本实用新型中，熔断丝与三相市电相连。三相市电经熔断丝与三相滤波器相连，电路经三相滤波器出来后依次与三相桥式整流电路、全桥逆变电路、滤波电容、高频变压器、高压硅堆整流相连。霍尔传感器接在熔断丝与三相滤波器之间、变压器与逆变电路之间及高压硅堆整流后。 
   本实用新型中，三相380V市电经三相全桥整流滤波电路后得到530V直流，通过IGBT逆变电路后得到20KHZ的高频电压，再通过高频变压器的升压及高压硅堆整流最后得到高频高压的脉动直流负压。 
   本实用新型中控制单元采用DSP数字控制技术，通过DSP单元产生0—3V的PWM脉冲，经过隔离电路及放大电路最终产生可以驱动IGBT开关断的电压信号，通过对PWM波宽度的调节及IGBT开关频率的调节，实现对最终输出脉动直流高压的控制，使电源输出功率实现可调，达到合理利用资源的目的。 
本实用新型中直流电压经IGBT组成的逆变桥，谐振电容及高频变压器组成高频谐振式逆变电路。主回路串联谐振，构成准恒流源。设开关频率和串联谐振频率分别为fs和fr，当满足fs≦1/2fr，谐振电路工作于不连续导电模式。主回路采用串联谐振，一方面使IGBT工作在零电流开通和零电流关断模式，可大大减少IGBT的开关损耗，减少IGBT的温升；另一方面，减少进入高频变压器的高次谐波，减少变压器及硅堆的损耗。 
本实用新型将三相市电经滤波整流后逆变得到高频交流，经变压器升压后再由硅堆整流得到高频高压负直流电压，电源内部数据经光耦隔离电路及模拟电路处理后由DSP进行控制，从而使电源系统输出电压实现可控。 
与现有技术相比，本实用新型谐波污染，电源效率高，供电效率高；控制系统采用先进DSP数字控制技术，电路结构简洁可靠，输出电压波形稳定，输出功率可调，安装一体化。 
附图说明
图1是本实用新型的系统原理图 
具体实施方式
结合附图详细介绍本实用新型。 
一种大功率高频高压电源，如图1所示：包括熔断丝1、相电流传感器2、三相滤波器3、三相全桥整流电路4、逆变电路5、谐振电容6、谐振电流传感器7、高频变压器8、高压硅堆整流模块9、二次电流电压传感器10、控制单元11。三相380V市电经熔断丝1与相电流传感器2相连，接着依次通过三相全桥整流电路4、逆变电路5、谐振电容6和谐振电流传感器7与高频变压器8原边相连，高频变压器8副边与高压硅堆整流模块9连接，高压硅堆整流模块9与二次电流电压传感器10相连，最后产生高压高频负电压，其中相电流传感器2、逆变电路5、谐振电流传感器7及二次电流电压传感器10通过连接电缆与控制单元11相连。 
     三相全桥整流4回路由6个整流二极管D1-D6构成的整流电路和滤波电容C组成的。D1-D3的阳极与D4-D6的阴极相连，其中D1与D4，D2与D5，D3与D6三组并联连接，电容C接在D3的阴极与D6的阳极。逆变电路5由4个IGBT（S1-S4）组成，其中S1与S3串联，S2与S4串联，谐振电容6由5个电容（C1-C5）并联连接在S1与S3之间，谐振电流传感器7接在S2与S4之间。谐振电容C2与谐振电流传感器7各作为一边连接在高频变压器8的原边，高频变压器8的副边1分别接在高压硅堆整流模块9中的D7、D9和D8、D10中间，副边2分别接在高压硅堆整流9中的D11、D13和D12、D14中间，D8的阳极与二次电流电压传感器10相连。 
     三相380V市电经三相滤波器后通过整流得到530V直流电压，再经过逆变电路后得到20KHZ高频交流电，最后由高频变压器升压并高压硅堆整流后输出高频高压直流电压。控制电路采用DSP为核心的数字控制技术，通过DSP产生一对幅值相等的PWM脉冲信号，并设置相应的死区时间以免IGBT同一桥臂上下导通，通过调节脉冲宽度、脉冲频率、脉冲列脉冲数目及停止时间等控制电源充放电，进而达到调节电压的目的。PWM信号经过光耦隔离，放大电路后变成0-15V的栅极电压进而可以驱动IGBT的开通与关断。逆变后经高压硅堆整流滤波后得到直流母线电压具有输出电压高，输出纹波小，输入谐波小，功率因数大，对电网的谐波污染少等优点。 
本实用新型电路结构简洁，输出电压波形稳定，输入谐波少，输出功率可调，控制方便可靠。 

Claims (5)

1.一种大功率高频高压电源，其特征在于：该电源包括熔断丝（1）、相电流传感器（2）、三相滤波器（3）、三相全桥整流电路（4）、逆变电路（5）、谐振电容（6）、谐振电流传感器（7）、高频变压器（8）、高压硅堆整流模块（9）、二次电流电压传感器（10）及控制单元（11）；熔断丝（1）依次通过相电流传感器（2）、三相滤波器（3）与三相全桥整流电路（4）连接，三相全桥整流电路（4）与逆变电路（5）通过电缆连接；谐振电容（6）和谐振电流传感器（7）的一端与逆变电路（5）连接，另一端与高频变压器（8）的原边连接；高频变压器（8）的两个副边通过高压硅堆整流模块（9）与二次电流电压传感器（10）相连；相电流传感器（2）、逆变电路（5）和谐振电流传感器（7）及二次电流电压传感器（10）均与控制单元（11）连接。
2.根据权利要求1所述的大功率高频高压电源，其特征在于：一组谐振电容（C1-C5）并联和高频变压构成LCC谐振电路。
3.根据权利要求1所述的大功率高频高压电源，其特征在于：高频变压器（8）由分裂式绕组变压器组成。
4.根据权利要求1所述的大功率高频高压电源，其特征在于：高压硅堆整流模块（9）由一组二极管（D7-D14）组成。
5.根据权利要求1所述的大功率高频高压电源，其特征在于：控制单元（11）采用DSP芯片采集处理电源内部数据，通过485通信与相电流传感器（2）和逆变电路（5）和谐振电流传感器（7）及二次电流电压传感器（10）相连。
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