直(zhí)流高壓(yā)發生器(qì)通過高(gāo)頻電力電子(zǐ)技術實現低(dī)壓到高壓(yā)的轉(zhuǎn)換,其(qí)核心原(yuán)理與拓撲結構(gòu)可歸納(nà)為以(yǐ)下(xià)方麵:
一(yī),工作原理
整流與逆(nì)變
輸入工(gōng)頻(pín)交流電(diàn)(如220V/380V)經整流濾(lǜ)波(bō)後(hòu)轉換(huàn)為直流電,再(zài)通(tōng)過(guò)IGBT(絕(jué)緣(yuán)柵(zhà)雙極(jí)型晶體(tǐ)管)構成(chéng)的(dí)全(quán)橋或半(bàn)橋(qiáo)逆(nì)變電路,將直流(liú)電逆(nì)變(biàn)為高(gāo)頻交(jiāo)流(liú)電(頻(pín)率通常為30-100kHz)。高頻化(huà)可(kě)顯著減(jiǎn)小(xiǎo)變壓器體積,提(tí)升功率密度(dù)。
高壓升(shēng)壓(yā)與整(zhěng)流
高頻交(jiāo)流(liú)電通(tōng)過中(zhōng)頻變(biàn)壓器升(shēng)壓至數千伏(fú)至數(shù)百千伏(fú),再經(jīng)多級矽(guī)堆倍(bèi)壓(yā)整流電路(如(rú)Cockcroft-Walton電路)轉換(huàn)為直流(liú)高(gāo)壓。倍(bèi)壓(yā)電路通(tōng)過(guò)電容串聯充(chōng)電,並(bìng)聯放電的原(yuán)理(lǐ)實(shí)現電(diàn)壓倍增,同時(shí)利用矽堆的單向導(dǎo)電(diàn)性(xìng)完成整(zhěng)流(liú)。
電壓(yā)穩定與(yǔ)反饋控(kòng)製
采用(yòng)閉(bì)環(huán)反饋(kuì)控製(zhì)技(jì)術,通(tōng)過電壓(yā)傳(chuán)感(gǎn)器(qì)實(shí)時監測輸(shū)出(chū)電(diàn)壓(yā),並(bìng)與(yǔ)設(shè)定值比較(jiào)。誤(wù)差(chà)信(xìn)號(hào)經(jīng)PWM(脈(mài)寬(kuān)調製)控(kòng)製器調(tiáo)整IGBT的(dí)導通(tōng)占(zhān)空比(bǐ),動態調(tiáo)節(jié)輸(shū)出(chū)電壓(yā),確(què)保穩定(dìng)性優於(yú)0.1%。部分設備還(huán)引入(rù)0.75倍電壓(yā)鎖(suǒ)定(dìng)功能,便於(yú)氧化鋅避雷器試驗(yàn)。
二(èr),拓(tuò)撲(pū)結(jié)構(gòu)
半橋隔(gé)離變(biàn)換器
由(yóu)兩(liǎng)個(gè)IGBT,兩(liǎng)個電(diàn)容和變(biàn)壓器構(gòu)成(chéng)。通過(guò)交替導通(tōng)IGBT,在(zài)變壓(yā)器原邊(biān)產生(shēng)交變(biàn)電壓,副邊(biān)經倍壓(yā)整流輸(shū)出高壓。該結構(gòu)成(chéng)本(běn)低,抗(kàng)不平衡能(néng)力強(qiáng),但輸出功(gōng)率(shuài)受限(xiàn)(通常≤700W),適用於(yú)中小(xiǎo)功率場(cháng)景(jǐng)。
全(quán)橋變換(huàn)電路
采用四個(gè)IGBT構成(chéng)H橋,變(biàn)壓器原邊(biān)電壓(yā)為輸(shū)入直(zhí)流(liú)電(diàn)壓,輸(shū)出功率可達(dá)2000W以上(shàng)。全橋結構(gòu)驅(qū)動復雜(zá),但(dàn)開關管耐壓要(yào)求(qiú)低(dī),適(shì)合高功率(shuài)需求(如電(diàn)力(lì)電(diàn)纜耐壓試驗(yàn))。
串級(jí)倍(bèi)壓電(diàn)路
將多級倍壓(yā)整流單元串聯(lián),空載輸出電壓(yā)可(kě)達2nUm(n為(wéi)級數,Um為交(jiāo)流峰值電壓)。受電(diàn)壓(yā)降落(là)和脈(mài)動係數限製,級數通常不超(chāo)過(guò)5級,最高(gāo)輸出電壓(yā)約2MV,適用(yòng)於特(tè)高(gāo)壓試(shì)驗(yàn)。
三(sān),技術優(yōu)勢(shì)
高頻化:提(tí)升(shēng)功(gōng)率密度,減小設(shè)備體(tǐ)積(jī)。
模(mó)塊化設計(jì):支(zhī)持(chí)分節式結構,兼容高低電壓等級(如單節(jié)100kV/4mA,兩(liǎng)節200kV/2mA)。
多(duō)重(zhòng)保護:集成過(guò)壓(yā),過流,零(líng)位(wèi)合閘,斷(duàn)綫保(bǎo)護及接地不(bù)良報(bào)警功能,確(què)保操作安全。
智能(néng)化控製:采用(yòng)單片(piàn)機(jī)或DSP實現參數(shù)顯(xiǎn)示(shì),故(gù)障診(zhěn)斷(duàn)及遠程通訊(xùn),提升用戶體(tǐ)驗(yàn)。