CO2激光器高压高频充电电源的应用研究

为改善现有CO2激光器工频充电电源体积、重量大、充电精度低等缺点,开展高频高压充电电源的研究,研制一台采用全桥逆变结构和串联谐振软开关电路、输出电压36 kV、输出平均充电功率为10 kJ／s的高频高压充电电源。该电源系统采用三相380 VAC作为供电系统,大功率智能功率模块（IPM）作为全桥逆变电路,逆变交流信号经串联谐振电路及高频脉冲变压器得到高压脉冲信号,高压脉冲经整流给负载电容充电;同时,电源应用电压、电流双闭环控制系统,输出电压、电流经采样及放大反馈到电源控制芯片SG3525,SG3525通过判断反馈信号的大小控制输出PWM驱动信号的占空比。实验结果表明：电源输出电压36 kV,输出平均功率为10.8 kJ／s,充电效率为0.82,电源纹波系数为1％。电源系统保证了激光器稳定工作在30 Hz条件下。     

速调管热测高压电源设计与研制

本文介绍了一种应用于速调管热测的高压电源,高压电源采用高可靠、高转换效率的零电流串联谐振技术;为拓展输出功率,电源采用“集中控制”的模块化设计,多台电源模块同步工作,模块之间通过输出整流桥串联强制均流;电源高频变压器采用低分布电容设计,以减少高频变压器漏感对充电时间的影响。仿真和实验结果表明,该高压电源作为高压脉冲电容器充电电源,应用在速调管热测系统能可靠工作,稳定度和精度均满足设计要求。     

36kV/10kW CO2激光器充电电源的研制

为了改善现有CO2激光器工频LC谐振充电时充电电压随激光器工作频率升高而降低、影响激光输出的稳定性和光束质量,不利于装置的小型化和轻量化的问题。采用全桥逆变结构和串联谐振软开关电路,研究了36kV/10kW高频高压充电电源。该电源系统采用三相380V交流电作为供电系统,大功率智能功率模块作为全桥逆变电路。逆变交流信号经串联谐振电路及高频脉冲变压器得到高压脉冲信号,高压脉冲经整流给负载电容充电,电源应用电压电流双闭环控制系统,输出电压、电流经采样及放大后,反馈到电源控制芯片SG3525,芯片SG3525通过判断反馈信号的大小,控制输出脉冲宽度调制驱动信号的占空比。激光器放电频率为25Hz时,电源输出电压为37kV,峰值输出功率为13.05kW,充电效率为0.826。结果表明,该高频高压充电电源适合用作CO2激光器的高压充电电源。     

采用串联结构的高压电容恒流充电电源

在电压大范围变化条件下,针对纯电容负载介绍了串联负载谐振电路的工作原理、恒流特性以及软开关工作方式对高压电容充电品质的影响.在高频高压情况下,分析了以低压方式解决高压问题的多模块串联均压的典型电路结构,并讨论了变压器分布电容和漏感对充电的影响.实现了由直流48V供电,输出为10kV的高压电容恒流充电\电源.     

串联谐振软开关高压充电电源仿真与设计

对用于高压脉冲电容器充电的串联谐振软开关高压充电电源进行了理论研究、参数设计、仿真分析及实验研究。主电路串联谐振频率为32kHz,IGBT开关工作频率为15kHz,输出电流平均值为2A。正弦化谐振电流经过脉冲变压器升压及高压整流桥整流后,对电磁轨道发射脉冲功率系统的高压电容器组进行恒流充电,实测数据、波形与设计值一致,表明该电源满足设计和实验要求。     

高稳定铜蒸气激光器脉冲充电电源的研制

研制了一种用于铜蒸气激光器的高稳定度同步延迟脉冲充电开关电源。采用直流开关电源组提供稳定低压直流,四路数控的IGBT开关变换器以同步延迟群脉冲方式工作,其次级串联后产生脉冲高压,以“欠谐振”方式给储能电容充电达14kV。电源平均功率3500W,充电峰值电压短期波动小于0.5%,在10kHz重复频率下的充电延迟时间约40μs。该电源在有效降低闸流管连通概率的同时保证了激光器充电的高稳定性。     

某测量装置大容量可充电电源模块设计

大容量可充电电源模块是某测量装置的重要组成部分,并为测量装置在测试过程中的其它各功能模块提供相应的电源。针对某测试需求中测试工作时间长,工作环境恶劣,温度变化范围大的特点,设计了一种基于铅酸电池的双备份电源供电模块,其采用了达林顿管式充电电路给可充电铅酸电池充电,通过可调低压差电源转换芯片输出测量系统所需的各种电压。同时,为提高系统的可靠性,利用二极管的单向导电性实现双备份设计。该电源模块可在-45℃~60℃环境下以3A电流输出正常工作5h,满足测量装置试验需求     

基于移相控制的全固态高压脉冲电源设计

针对传统高压脉冲的功率器件耐压值有限,电压等级难以提升,效率低的缺陷,提出了一种基于移相控制技术的全固态高压脉冲电源。充电电源部分采用移相控制ZVS PWM全桥变换电路,减小开关损耗;高压脉冲电路以全固态IGBT作为主开关器件,不仅能提升电压等级,还能对脉冲宽度和频率进行调节。实验结果表明,输出脉冲电压最大值为10 kV,具有纳秒级陡峭前沿,且频率、脉宽均可调。     

一种紧凑型宽带高功率微波驱动源

为实现对传输线开关振荡器或振荡天线进行快速充电,以提高其耐压能力和产生高频振荡信号的能量效率,本文研制了一种基于Tesla变压器的电容储能型脉冲驱动源。本文首先介绍该驱动源的工作原理和运行过程,接着利用等效电路方法分析了关键电路参数对负载充电过程的影响,然后介绍该驱动源的具体工程设计,最后介绍该驱动源初步测试结果以及将其应用于变压器油在10 ns量级脉冲下击穿特性研究的实验情况。实验表明,输出火花开关在中储电容器充电电压为-191 kV导通时,通过电感对等效电容为15 pF的传输线充电电压峰值为-224 kV,电压上升时间约10 ns。研究结果表明本文研究的驱动源能够满足对传输线开关振荡器等电容负载进行快速充电至数百kV高压的应用需求。     

新一代GaN基DC/DC Buck电源模块测试与分析

文中对宜普电源转换公司(EPC)Buck转换器EPC9107进行参数测试与分析。测试结果表明,当EPC9107电源模块工作于开关频率1000 kHz、宽幅输入电压12~28 V时,输出电压恒定3.3 V,输出电流约为0~16 A,效率最高约为96.1%,功率密度约为14 W·cm-3,转换时间小于4 ns,具有良好的抗干扰度和瞬态响应,纹波小于20 mV。该模块的整体性能均优于当前硅基DC/DC电源模块。     

High performance series-parallel type on-line UPS

An improved single-phase uninterruptible power supply (UPS) is proposed that is composed of a series converter and a parallel converter. The series converter regulates the output voltage, and then the parallel converter provides reactive current compensation and battery charging. A fast detection technique of the line voltage is proposed, which has almost zero transition time from the line power mode to the power failure mode. Furthermore, a current controller of the parallel converter for unity power factor is suggested and it is derived using the feedback linearization technique. A current limit technique in the power failure mode is proposed to protect the parallel converter without a system trip under any impulsive load. All control algorithms are implemented in software with a single-chip microcontroller. Experimental results obtained under a 3?kVA prototype show good transient and steady-state performance such as almost negligible transition time, 97% power efficiency and 99% power factor.     

高压开关电源开环与闭环特性比较

现研制出紧凑型重复频率的高压开关电源,该电源具有体积小、成本低等优点,设计指标是在70 kΩ负载阻抗上上升沿600 ns,半脉宽15 μs,输出瞬时电压峰值30~210 kV可调且电压正负可转换。采用Matlab/Simulink软件仿真和实验验证高压开关电源开环性能指标,针对开环输出电压难以保持稳定,且难以使开关电极稳定触发的缺点,加入反馈构成闭环系统并利用Pspice软件仿真,可获得稳定输出电压154 kV,达到稳定时间20 μs。通过对高压开关电源开环和闭环系统的计算机仿真结果比较,可得加入反馈系统的高压开关电源具有良好的稳压特性。     

用于行波管的小型化钛泵高压电源设计

为了满足雷达发射机中行波管的钛泵电源的高电压、高功率密度等要求,设计了一种小型化钛泵高压模块电源,该电源主功率电路为级联式流馈推挽DC-DC变换器,高压输出采用四倍压结构,输出电压为3.6~4.0 kV,最大输出功率为10 W.该模块电源具有宽输入、小体积、低功耗、高功率密度及过流保护功能等.     

Improved single-phase line-interactive UPS

An improved single-phase line-interactive uninterruptible power supply (UPS) is proposed for low-power applications with low cost. The proposed UPS is comprised of two push-pull converters based on a low-voltage battery for reduced cost: one in series with the input and the other in parallel with the load. In the presence of input power, the UPS acts as an output voltage regulator and at the same time as an active filter while charging the battery. In case of loss of input power, the UPS supplies a regulated sinusoidal voltage to the load, drawing power from the battery. The series converter compensates only a small percentage of the input voltage carrying the input current and, therefore, a reduced rating is made. The parallel converter always supplies a nominal voltage and makes a seamless transition to backup mode. In the voltage determination of the parallel converter, the nominal voltage is derived using the feedback linearization concept and then a perturbed voltage is determined for the reactive power control or output voltage regulation. Experimental results obtained from a 1-kVA prototype are discussed     

激光供能无人机光伏接收器效率优化方法

激光供能无人机(LPUAV)通过激光无线能量传输进行实时能量补给,大幅提升无人机续航时间。但激光束能量分布不均匀,导致光伏接收器效率低下。通过推导串并联光伏组件在不均匀光照条件下的输出方程,针对I-V、P-V曲线、光伏电池效率及组件整体效率进行对比研究,着重分析了串并联组件效率与光照不均匀度的关系及内在机理。研究表明,并联旁路二极管的串联组件在不均匀光照下存在多峰现象,且光伏电池易受影响而偏离最大功率点,导致组件整体效率降低,而并联组件受不均匀光照影响较小,但组件电压较低。其次搭建激光无线能量传输的实验装置,进行了不均匀激光辐照下激光无线能量传输的初步研究,并对比了串并联组件的输出特性。研究结果验证了通过优化电路连接方式以提高光伏接收器效率的可行性。     

铜蒸气激光器中高压大功率脉冲变压器的研制

为了实现铜蒸气激光器电源的小型化,采用高压大功率脉冲变压器对储能电容进行开关脉冲充电的电路拓扑,通过建立设计和输出模型,采用铁基超微晶材料,研制了高压大功率脉冲变压器,在14kHz下实现了13kV的充电电压,传输功率超过2．3kW。通过控制IGBT的触发脉宽,可实现输出电压和功率的调节。     

低抖动Marx型触发源系统设计与实验

设计了一套具有低输出抖动的小型Marx型触发源系统。将充电、触发电源等进行了整体集成,结合高储能密度的四端型薄膜电容器设计,实现了系统的紧凑化,体积仅0.20 m3。将场畸变气体开关电极设计为环形轨道状,采用平面触发方式,以利于开关的低抖动输出和稳定工作。该系统输出电压、工作频率分别在10~90 kV,1~30 Hz范围内独立可调。以30 Hz重复频率工作300次,输出抖动的最大偏差(极差)仅为13.0 ns。相比30 Hz、30次结果,工作时间延长了9倍,输出抖动极差仅增加了38%,表现出极低的输出抖动和高的稳定性,是一种理想的高压触发源系统。