簡述特種電源及特種電源幾種類型

2021-01-15 電子工程世界

  特種電源即特殊種類的電源。所謂特殊主要是由于衡量電源的技術指標要求不同於常用的電源,其主要是輸出電壓特別高,輸出電流特別大,或者對穩定度、動態響應及紋波要求特別高,或者要求電源輸出的電壓或電流是脈衝或其它一些要求。這就使得在設計及生產此類電源時有比普通電源有更特殊甚至更嚴格的要求。

  特種電源一般是為特殊負載或場合要求而設計的,它的應用十分廣泛。主要有:電鍍電解、陽極氧化、感應加熱、醫療設備、電力操作、電力試驗、環保除塵、空氣淨化、食品滅菌、雷射紅外、光電顯示等。而在國防及軍事上,特種電源更有普通電源不可取代的用途,主要用於:雷達導航、高能物理、等離子體物理及核技術研究等。

  特種電源的幾種類型

  1)雷達發射機用的高壓電源

  在現代雷達發射機中,用行波管(TWT)作為微波功率放大器件佔有很大的比例,作為高功率部分,它的可靠性與技術指標如何,對雷達發射機乃至整個雷達有著直接的影響。而支撐著行波管的高壓電源(系統)更顯得至為重要。開關電源技術作為一種高頻、高效電力電子技術,隨著電子元器件、產品的不斷更新,大功率器件的更新換代,大功率開關電源技術得到了發展。本文所介紹的雷達行波管用高壓開關電源,可採用全橋諧振PWM調製方式,大功率開關器件採用先進的IGBT模塊及先進可靠的驅動電路,使得電源的整體性能良好,穩定度好,並且具有各種保護功能。

  電源電路由以下幾部分組成:(1)電網濾波器,(2)整流濾波,(3)全橋變換器,(4)高壓變壓器,(5)高壓整流濾波,(6)脈寬調製與控制電路,(7)驅動電路,(8)保護電路等。

  工作原理:將50Hz三相380V通過電網濾波器,經整流及濾波得到500多伏的直流電壓,供給串聯諧振變換器。由於本電源輸出高達20kV,為了減輕變壓器的設計難度以及減小高壓整流二極體的耐壓值、提高電源的可靠性,我們採用變壓器兩個次級分別全橋整流,然後疊加輸出。全橋變換器由四個IGBT、一個高頻變壓器及整流電路組成。控制電路提供兩對彼此絕緣、相位相差180°的脈衝輸入到IGBT驅動電路,控制IGBT的通斷。將直流電壓變換成為交變的20kHz脈衝電壓,經變壓器及全橋整流和濾波電路,得到幾十kV的電壓。

  2)電子束焊機用大功率高壓電源

  電子束焊接因具有不用焊條、不易氧化、工藝重複性好及熱變形量小的優點而廣泛應用於航空航天、原子能、國防及軍工、汽車和電氣電工儀表等眾多行業。電子束焊接的基本原理是電子槍中的陰極由於直接或間接加熱而發射電子,該電子在高壓靜電場的加速下通過電磁場的聚焦就可以形成能量密度極高的電子束,用此電子束去轟擊工件,巨大的動能轉化為熱量,使焊接處工件熔化,形成熔池,從而實現對工件的焊接。

  高壓電源是設備的關鍵技術之一,它主要為電子槍提供加速電壓,其性能好壞直接決定電子束焊接工藝和焊接質量。電子束焊機用高壓電源與其它類型的高壓電源相比,具有不同的技術特性,技術要求主要為紋波係數和穩定度,紋波係數要求小於1%,穩定度為±1%,甚至紋波係數小於0.5%,穩定度為±0.5%,同時重複性要求小於0.5%。以上要求均根據電子束斑和焊接工藝所決定。電子束焊機用高壓電源的操作是必須與有關系統進行連鎖保護,主要有真空連鎖、陰極連鎖、閘閥連鎖、聚焦連鎖等,以確保設備和人身安全。高壓電源必須符合EMC標準,具有軟起動功能,防止突然合閘對電源的衝擊。

  這種電源由於功率大(達30kW),輸出電壓高(150kV),工作頻率較高(20kHz),而對穩定精度、紋波及電壓調節率均有較高的要求。選用先進的三相全控可控整流技術、大功率高頻逆變器,用新型功率器件IGBT作為功率開關。三相全控可控整流和逆變器各自採用獨立的控制板,IGBT驅動採用進口厚膜驅動電路,加上輸入電網濾波器和平波電抗器及電容組成的濾波電路。使電源的功率變換部分具有較好的技術先進性和良好的功率變換性。

  高壓部分:高壓變壓器磁芯採用最新的非晶態材料,採用獨特的高頻高壓繞制工藝,雙高壓變壓器疊加工作。先進的整流和合理的倍壓電路以及高壓均壓技術保證高壓電源的高壓部分穩定可靠,反饋及高壓指示信號用精密的分壓器,由高壓輸出端直接採樣,保證電源有很高的穩壓精度、電壓調整率和準確可信的高壓測量精度。採用合理的高壓濾波技術,保證電源有良好的紋波。高壓部分放在一個油箱內。

  3)高壓脈衝電源

  在雷達導航設備中,其發射部分一般都需要一高電壓、窄脈衝、不同重複頻率的強功率脈衝源。這種強功率脈衝源一般通過一個高壓電源將市電升為幾千伏至幾十千伏直流高壓,然後由一個調製器將直流高壓調製為所需脈寬及頻率的脈衝源以供發射管使用。

  脈衝源主要由高壓電源及調製器部分組成,高壓電源採用開關穩壓電源,調製器採用半導體器件的固態調製器。

  使用方給出的觸發脈衝是TTL電平的信號,應在輸入隔離變壓器前增加接口電路,此接口電路一是為了預放大TTL脈衝信號,二是為了與隔離變壓器匹配。為了達到隔離的目的,使用方可提供此接口電路的電源,製造方只需提出電源需求並在電路中設計相應的變換、濾波電路即可。

  觸發脈衝經過脈衝變壓器隔離後經過預調器脈衝整形,功率放大後去觸發調製板和截尾板工作。由預調器產生的激勵脈衝經過變壓器隔離去驅動調製板的每一隻場效應管,此時調製板導通高壓電源送到微波三極體的陽極,微波三極體的陰極電子開始發射,微波三極體將送入輸入端的小功率高頻信號放大成大功率的高頻信號。當脈衝結束時,由預調器產生的截尾脈衝去觸發截尾板,截尾板導通後將微波三極體的分布電容釋放,所以可以得到很好的脈衝後沿。

 

關鍵字:電源  特種電源 編輯:探路者 引用地址:http://news.eeworld.com.cn/dygl/2014/0907/article_23258.html

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