欢迎访问扬州凯弘电源科技有限公司官网
主营产品:直流电源,高压电源,大功率高压电源,直流高压电源
服务热线:0514-87979963

行业新闻当前位置:首页 > 新闻中心> 行业新闻

直流高压电源的设计思路以及与电容充电电源的区别

KH-DKG系列无纺布静电驻极高压直流电源是扬州凯弘电源科技有限公司公司自主研发生产的一款高压直流电源,该电源主要针对无纺布静电注极,静电喷涂,静电纺丝,静电除尘等工厂及科研实验和生产专用。具有操作简单,安装方便,并设计了完备的保护功能,适用于恶劣的工作环境。


设计理念概述

高压直流电源的广泛(extensive)应用

高压直流电源在直流电源领域中属于特种高压直流电源,它的应用是非常广泛的,其应用领域主要在以下方面:

高压放电类

高压静电(是一种处于静止状态的电荷)场类

电子与离子加速器类

高压直流电源电路(Electric circuit)结构

高压直流电源的设计(Design)特点

高压直流电源(power supply)等效模型(model)

高压直流电源绕组实例

这种结构的绕组通常称为蜂窝式绕组或蜂房式绕组,结构很复杂,需要用专用的绕线机才能够完成。

高压直流电源绕组实例

因为蜂窝式绕组结构(Structure)复杂,工艺难度很大,所以高压绕组常会采用多槽骨架的绕组结构。可有效降低分布电容,并保证绕组绝缘。

直流高压直流电源整流滤波电路设计特点

因为直流高压直流电源的输出高压直流电源电压很高,所以次级通常采用倍压整流电路或多绕组分别整流后串联的结构。通常采用电容滤波,极少采用LC滤波。

半波偶数倍压整流电路

半波奇数倍压整流电路

全波偶数倍压整流电路

全波奇数倍压整流电路

倍压整流电路的优缺点

优点:

变压器(Transformer)匝比小,次级输出高压直流电源电压低,变压器工艺( technology)较简单;

次级匝数较少,分布电容相对较小;

对输出功率有自动限制功率的能力。接地电阻测试仪型号电阻测试仪的种类比较多,包括接地电阻测试仪、绝缘电阻测试仪、接地电阻测试仪、直流电阻测量仪、表面电阻测试仪以及回路电阻测试仪。

缺点:

带负载能力差,不适合大功率应用;

输出高频纹波比较大;

高压直流电源电压建立时间长,某些应用(application)被限制。

变压器次级多绕组整流串联

适用于几KW至几十KW的大功率(指物体在单位时间内所做的功的多少)高压直流电源。例如医院做胸透的X光机高压直流电源,一般需要50~80KW的瞬间功率,最高高压直流电源电压(voltage)约150KV,要求KV与mA上升时间在几个毫秒内,越快越好。多会采用这种结构的电路。

高压直流电源采样电路的设计特点

分压用的高压电阻的分布电容较小,所以可以用外部并联已知固定电容的方式来消除分布电容的不确定性的影响。并联电容容量通常在几十pF到1nF左右。实际电路中高压电阻并联的C1、C2、C3等电容容量比上面公式中的数值略大。目的是给反馈环路提供一个超前补偿,增加反馈环路的带宽。

高压直流电源功率变换电路(Electric circuit)的设计(Design)特点

比如:

48V/10A,600W通讯高压直流电源(power supply)可选功率变换拓扑方案:

1,双管正激

2,PWM半桥

3 LLC半桥/全桥

4,移相全桥

30KV/20mA,600W高压直流电源可选功率变换拓扑方案:

1,高压直流电源(power supply)电压(voltage)型BUCK+不可控逆变电路(Electric circuit)

2,高压直流电源电流型BUCK+不可控逆变电路

3 带辅助谐振网络的移相全桥

4,LC/LCC/LLCC谐振变换器

LC/LCC/LLCC谐振变换器

30KV20mA LLCC电路(Electric circuit)仿真

设计要求:400Vdc输入,30KV20mA输出,开关频率50KHz

方案:采用全桥LLCC谐振变换器,输出采用3阶半波6倍压整流。

假设输出的高频纹波为1%,那么按照3阶半波6倍压的纹波计算(calculate )公式有:

选择合适的变压器变比n,使高压直流电源电压增益KDC数值在1~2之间比较合理。这里取n=10。绕制一个匝比为60:600的高压直流电源,测量得到初级电感量为11mH,次级电感量为1100mH,变压器初级漏感约30uH,测得次级分布电容约为66pF,此分布电容折算到原边为6.6nF。有文献建议串联电容C1的值取为次级分布电容折算到原边的值的2倍。在这里,我个人以为,C1的取值可以在2~10倍范围内都是可行的。不建议C1取值太小,那样会使C1承受较大的高压直流电源电压应力。在本例中,C1取值22nF。把上述参数带入前面的公式计算(calculate ),可以得到:

晶体二极管导通角 α=1。83rad=104。76°

RC网络高压直流电源(power supply)电压高压直流电源电流相位差θ=0.43rad=24.50°

RC网络(Network)模型中的Cp高压直流电源电压到Vo的增益系数λ1=1.21188

直流高压直流电源电压增益KDC=1.29896

从输入到等效负载网络的基波增益系数|M1|=1.23636

功率驱动高压直流电源电压超前高压直流电源电流角度=31.28

谐振电感L1=1291uH,谐振电感峰值高压直流电源电流IL1pk=2。76A

串联电容C1的峰值高压直流电源电压(voltage)VC1pk=398.88V

总 结

简单介绍了高压直流电源的应用与各部分电路的特点。接地电阻测试仪厂家适用于电力、邮电、铁路、通信、矿山等部门测量各种装置的接地电阻以及测量低电阻的导体电阻值;本表还可测量土壤电阻率及地电压。

介绍了适用于高压直流电源(power supply)的LC/LCC/LLCC模型的建立与计算(calculate )。数字接地电阻测试仪专为现场测量接地电阻而精心设计制造的,采用最新数字及微处理技术,3线或2线法测量接地 电阻,具有独特的线阻校验功能、抗干扰能力和环境适应能力,确保长年测量的高精度、高稳定性和可靠性。

通过一个30KV/20mA高压直流电源(power supply)的仿真(simulation)结果验证了LLCC模型的正确性。



相同点和区别介绍

高压直流源与充电电源的相同点

二者都是将市电的单相AC220V(大功率时三相AC380V)交流电转换为高压直流电(HVDC)

高压电源内部储能区别

高压电源内部储能定义为升压变压器之后整流电路部分的储能,由于这部分能量会在每次电容放电时跟随电容一起放出,当输出电压降低过快时可能会导致高压整流二极管电流过大,限流电阻发热等一系列问题,所以普通的直流源不适用于电容充电,尤其是高频电容充放电场合。

下面来简单计算一下消耗在限流电阻上的能量有多大。上图是一个50kV、15kW的普通直流电源的倍压整流部分。这是一个4倍压电路,变压器输出电压U_TUT经过倍压电路以后会放电四倍,即:4U_T = U_{OUT} = 50kV4UT=UOUT=50kVU_T=12.5kVUT=12.5kV。

其中C1上的电压为 U_T,C2,C3,C4UT,C2,C3,C4上的电压为2U_T2UT。

此时倍压电容的储能为:Q =\frac 1 2 C_1 U_T^2+\frac 1 2 (C_2+C_3+C_4 )(2U_T)^2Q=21C1UT2+21(C2+C3+C4)(2UT)2得出储能Q=20.3125J,放电时负载电容电压降至0V相当短路状态,电容的储能全部消耗在限流电阻R1 至 R5上,如果按照放电频率50Hz来计算,单单放电时消耗在限流电阻上的功率就达到1kW,显然这样的功率对于体积十分有限的限流电阻来说势必造成损坏。


经过工艺的改进将变压器的输出电压提升至额定电压,省去倍压电路。同样50kV,15kW的电源滤波电容减小至680pF,此时储能为:Q =\frac 1 2 C_1 U_{OUT}^2Q=21C1UOUT2计算得知储能Q=1.7J,远远小于有倍压电路的普通直流高压电源。同时将限流电阻更换为了谐振电感,进一步减小发热,经过这样的改进,使得电容充电电源的重复放电频率提升至1kHz。高压直流电源为了降低输出电压纹波,所以会尽量增大电源内部的储能,意外放电时通过输出限流电阻来防止高压二极管损坏,这样的结构导致高压直流电源不适用于高频电容充放电应用。


高压电源反峰防护区别

高压直流电源在意外拉弧(ARC)、输出短路时,次级滤波电容的能量需要通过高压二极管释放,如果没有电流限制措施过大的放电电流会导致高压二极管的损坏。所以在直流高压电源内部会集成限流电阻,限流电阻在设计时一是要保证足够的耐压,在输出短路的瞬间能承受电源的额定输出电压不被过压击穿,


二是要保证有足够的阻值限制短路电流不至于电流过大损坏高压二极管。电容充电电源在电容放电时往往会伴随着反峰电压,关于反峰电压的产生可以参考这篇文章《高压电源反峰防护》。由于电容充电电源内部储能通常较小、所以在限流电阻计算时要考虑的不是内部储能的释放而是反峰电压对高压二极管带来的冲击。通常可以在限流器件之前还要增加一组续流二极管来分担流过整流二极管的反峰电流。虽然限流电阻可以有效的降低反峰带来的浪涌电流但是对于大功率电容充电电源来说过大的限流电阻会导致整机效率的降低,所以对于大功率高压充电机来说可以使用限流电感来限流。虽然电源内部有一定的防反峰能力,但是只能应对低幅值、短时间的反峰。高压充电电源往往是脉冲功率技术整套系统的一个组成部件,很多情况下需要系统级考虑,消除反峰对充电机的影响。


控制电路的区别

普通的直流高压电源用于电容充电时会存在过冲的问题,这是由于直流高压电源采用双闭环(电压环、电流环)PID控制。PID控制应用在恒压系统时没有问题,它可以保证设定值与实际输出值相等。而在电容充电系统中,充电过程中电压始终低于设定电压,这时电压环的输出达到最大状态,电流环起作用,电源以设定的电流向电容充电。充满电时电压环的输出开始下降。电压环从最大输出状态切换到停止输出的状态需要一定的时间,而这段时间高压电源始终在工作,这就导致了实际充电的电压大于设定电压。


针对这一问题,海伏科技的高压电源采用全数字化算法,抛弃传统的使用运算放大器实现的PID算法,数字化算法可以在达到设定电压时立刻停止高压输出。除此之外还加入了硬件比较器,当电容电压达到设定值时立刻停止输出。经过这样的改进,充电的重复精度可以达到千分之一。


控制系统抗干扰能力的区别

不同于直流高压电源,电容充电电源在储能电容放电时往往会产生几十上百kA(千安)甚至更大的电流,现场的电磁环境通常比较恶劣。电容充电电源自身应该有比较强的抗干扰能力。海伏科技在电容充电电源系统集成中,全部采用光纤通讯,保证控制电信号不出箱。并且开发出一系列适用于强电磁干扰场合的主控、配件等满足客户的应用。总结尽管直流高压电源与电容充电电源有着诸多的不同,海伏科技的高压电源采用全数字化算法将二者进行了统一,同一台电源可以通过前面板菜单来选择工作在直流电源模式或是电容充电模式,更大限度的满足您的应用需求,同时保证电源的稳定可靠。我们销售的每一台电源都要确定客户使用场景,确保将电源参数调整至最佳状态。 


上一篇:静电驻极高压电源用于口罩生产线 下一篇:没有了!

新闻中心/News Center

联系我们

公司名称:扬州凯弘电源科技有限公司

销售电话:0514-87979963

销售直线1:18118239963

销售直线2:18114939963

销售直线3:13773587351

公司传真:0514-87580922

销售邮箱:yzkaihong@163.com

公司地址:扬州市开发区吴州东路198号

在线客服

在线客服一
在线客服二
甘肃快三 湖北11选5 江西11选5开奖结果 湖北快三 广东快乐十分 江苏福彩快三 上海快三开奖结果 湖北快三 甘肃快3 河北福彩快三