大功率行波管測(cè)試設(shè)備高壓電源的研究
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時(shí)間：2013-02-16
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6 樣機(jī)研制
高壓電源模塊采用零電壓多諧振軟開(kāi)關(guān)技術(shù)和穩(wěn)壓閉環(huán)間歇控制方式，能實(shí)現(xiàn)高壓電源在全功率、寬電壓范圍的穩(wěn)定工作，并滿足脈沖行波管占空比切換的響應(yīng)要求。由于諧振電感串聯(lián)在變壓器初級(jí)，因此電路具備抗高壓打火的功能，即使在高壓電路短路的情況下，也能有效限制逆變器的峰值電流，不會(huì)造成開(kāi)關(guān)管和整流管的損壞。
以陰極電源為例，逆變?nèi)珮蜷_(kāi)關(guān)管選用兩個(gè)APT8015JVFR并聯(lián)，C1～C4取4700 pF，Lr取52 μH，開(kāi)關(guān)頻率60 kHz，變壓器次級(jí)諧振電容取200 pF，高壓電路采用7倍壓全波整流，倍壓電容取0．1μF／5 kV，高壓硅堆選K50UF。考慮負(fù)載短路的極限情況，逆變器峰值電流不大于Uin ／(4fLr)，約40 A，兩個(gè)APT8015JVFR并聯(lián)的最大電流為88 A，還有較大裕量。圖6示出陰極電源6種負(fù)載情況下的逆變器電流波形。圖6a中，輸出電壓25 kV，輸出功率5 kW時(shí)，電流波形近似于方波，M≈1，峰值電流20 A，電源剛剛啟穩(wěn)，處于輕度間歇狀態(tài)；圖6b中，輸出電壓25 kV、輸出功率2．5 kW時(shí)，電源的間隙程度加深；圖6c中，輸出電壓25 kV、輸出功率空載時(shí)，電源進(jìn)入深度間歇狀態(tài)；圖6d中，輸出電壓15 kV，輸出功率5 kW時(shí)，電流波形上翹，M1，峰值電流30 A，電源剛剛啟穩(wěn)，處于輕度間歇狀態(tài)；圖6e中，輸出電壓15 kV，輸出功率2．5 kW時(shí)，電源間隙程度加深；圖6f中，輸出電壓15 kV，輸出功率空載時(shí)，電源進(jìn)入深度間歇狀態(tài)。本文引用地址：http://www.czjhyjcfj.com/article/175894.htm
由圖可知，高壓電源在各種工況下，開(kāi)關(guān)頻率固定，能可靠實(shí)現(xiàn)零電壓多諧振軟開(kāi)關(guān)，在輕載或空載情況下進(jìn)入深度間歇狀態(tài)，開(kāi)關(guān)損耗減小，電源效率提高。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，負(fù)載大于50％時(shí)，電源效率高達(dá)90％以上。
7 結(jié)論
高壓電源采用零電壓多諧振軟開(kāi)關(guān)技術(shù)，使逆變?nèi)珮蛟诟鞣N工況下都能實(shí)現(xiàn)零電壓導(dǎo)通，減小了開(kāi)關(guān)損耗及磁性元件的體積和重量，提高了電源的整機(jī)效率和功率密度。穩(wěn)壓閉環(huán)的間歇控制策略使高壓電源在全功率、寬電壓范圍內(nèi)穩(wěn)定工作，同時(shí)滿足行波管脈沖動(dòng)態(tài)負(fù)載的響應(yīng)要求。模塊化的設(shè)計(jì)有利于各單元的獨(dú)立調(diào)節(jié)，也便于功率和功能擴(kuò)展。該高壓電源系統(tǒng)已應(yīng)用于某大功率行波管測(cè)試設(shè)備，運(yùn)行穩(wěn)定，狀態(tài)良好。
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