采用NE555和IGBT管的照相机闪光灯供电电路分析

高端摄影闪光灯电源电路,是一种带触发电路的DC—DC升压变换器,其功能是将1.8～12V的电池电压变换为约300V的直流高压,同时通过控制电路去触发脉冲升压变压器,产生3～6kV的高压脉冲,使氙灯灯管内的混合气体电离,发出颜色与太阳光接近的高亮度闪光,以在拍摄高速运动或弱光线下的人或物体时,得到较理想的成像效果。     

采用FPGA的多路高压IGBT驱动触发器研制

为有效控制固态功率调制设备,提高系统的可调性和稳定性,介绍了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)和微控制器(MCU)的多路高压IGBT驱动触发器的设计方法和实现电路。该触发器可选择内或外触发信号,可遥控或本控,能产生多路频率、宽度和延时独立可调的脉冲信号,信号的输入输出和传输都使用光纤。将该触发器用于高压IGBT(3300V/800A)感应叠加脉冲发生器中进行实验测试,给出了实验波形。结果表明,该多路高压IGBT驱动触发器输出脉冲信号达到了较高的调整精度,频宽’脉宽及延时可分别以步进1Hz、0.1μs、0.1μs进行调整,满足了脉冲发生器的要求,提高了脉冲功率调制系统的性能。     

10kA基于SCR技术的功率电感脉冲测量系统

此处提出了一款新的基于半导体控制整流器(SCR)的高脉冲电流处理能力而开发的用于功率电感测量的脉冲测试系统。该测试系统可以通过高达10 kA的脉冲电流对功率电感进行饱和性能测试和功耗测试,且不会产生热应力。该测试系统具有短路保护功能,可以避免因输出短路造成对测试系统的损坏。受益于SCR器件高脉冲电流处理能力,该脉冲测试系统具有一些独特的性质,并且与基于IGBT的测试系统相比,其具有一些突出的优点。     

基于大功率车载DC/DC移相全桥转换器的研究

在纯电动汽车中,高压(350～700V)锂离子电池组是唯一的能源,为了给其他24V的车载电器供电,需要一个500 V转28 V的DC/DC隔离式转换器作为连接高压电池组和低压电池组的充电机。当电动汽车上所有的低压设备(GPS、无线电、空调等)工作时,低压侧大约需要2.8 kW的额定功率和100 A的额定电流输出,采用零电压开关(ZVS)脉宽调制(PWM)控制方法的移相全桥转换器能大功率、高效率输出,满足上述要求。此外,在转换器启动时加入Buck-Boost电路,可以防止高压电池组工作时继电器闭合对电池造成的电流冲击。搭建了2.8 kW,25 kHz高频移相全桥转换器进行功能验证,通过仿真证明系统的可靠性与安全性,为实际设计开发具有更宽动态性能的转换器提供理论依据。     

基于IGBT的频率叠加型高压脉冲电源的研究

针对高压脉冲电源的高压高频以及脉宽的特殊需求,采用频率叠加理论提出了一种基于绝缘栅双极晶体管IGBT(insulated gate bipolar transistor)的频率叠加型高压脉冲电源。该脉冲电源通过对传统高压脉冲电源的改进,解决受IGBT和二级管模块的开关频率限制而脉冲电源无法同时实现高压、高频问题。通过对理论的分析以及使用Matlab/Simulink软件进行仿真验证,仿真结果表明改进后的高压脉冲电源能实现IGBT开关频率为20 kHz而负载频率为40 kHz。最后,为进一步验证所提脉冲电源拓扑结构的可行性,搭建低压实验样机,并使用现场可编程逻辑门阵列FPGA(field programmable gate array)产生相对独立的控制信号。     

脉冲电场灭菌用固态高压开关的研制

针对脉冲电场灭菌技术对开关性能的特殊要求,提出了利用IGBT串联构成高压、大容量固态开关的技术。设计并实际制造出了可供高压脉冲电场灭菌用额定电压10 k V的固态高压开关。该开关采用8个1 700 V、400 A的IGBT串联,以栅极动态RCD为基本均压方式,以FPGA为主控单元,产生8路相对独立的基准控制脉冲,其脉宽、周期、延时均可调节,且以25 ns为步进调节。通过调节各路驱动信号的相对延时,使各单元分压均匀,消除过压影响,从而在负载端得到较为理想的方波脉冲。采用光纤隔离,使隔离电压不受限制。实验结果表明,该装置性能良好,可以满足脉冲电场灭菌的实际需求。     

照相机——电子闪光灯的工作原理及检修

一、闪光灯的组成一般说来,闪光灯主要由四部分组成: 1.直流变换部分:将3～6V电池电压升压到300V左右,储存于储能电容中,包括振荡变压器、高压整流管、储能电容等 2.高压指示部分:指示充电情况,包括氖灯、限流电阻。 3.引燃部分:提供闪光管引燃极在引燃瞬间所需的脉冲高压,包括引燃电容,引燃变压器等。 4.闪光部分:包括闪光管、反射灯伞、反光板、扩散板等。     

基于冷阴极触发管的重频高压脉冲源设计

为满足爆轰物理实验、X光机以及Marx脉冲功率装置等触发系统的需求,设计了一种输出幅度在8~15 k V、重复频率1~40 Hz工作的重频高压脉冲源。采用固定频率脉宽调制(PWM)控制器TL494集成电路,构建高压电源给储能电容提供所需能量;在手动触发、光触发(单次和重频)以及电触发三种触发脉冲信号的作用下驱动IGBT半导体开关,经脉冲变压器变换后控制冷阴极触发管迅速导通,致使储能电容上的能量在75Ω负载上瞬间产生放电,得到一路幅度大于15 k V、脉冲前沿小于13 ns、脉宽大于500 ns的高压脉冲和一路幅度大于150 V、前沿小于8.3 ns、脉宽大于1μs的同步脉冲,系统抖动时间绝对值小于10 ns。通过实验结果验证了所采用的设计原理及方法的可行性,并给出了重频工作下高压脉冲源输出的实验结果。     

旋转火花开关多脉冲触发系统设计

为提高触发旋转火花开关的稳定性和可靠性,研制了一套输出电压及频率可调的高压脉冲触发系统。该系统应用多脉冲触发模式,采用可调直流电源和储能电容作为能源系统,利用半导体开关器件绝缘栅双极型晶体管(IGBT)作为主开关控制放电周期和脉冲宽度,由数模混合电路构成信号源控制IGBT的通断,经过高压脉冲变压器在负载上获得需要的高压脉冲。实验结果表明,该系统在500 Hz的重复频率下能连续稳定地输出高于38 kV的高压重频脉冲,脉冲宽度为20μs,能稳定触发旋转火花开关。通过多脉冲触发的应用,提高了触发系统的可靠性和稳定性、减小了触发系统的体积和重量。     

基于IGBT的高压脉冲电源研制

高压脉冲电场灭菌技术是近年发展起来的极有潜力的非热灭菌技术,其中高压脉冲电源是系统的核心组成部分.提出了一种基于IGBT的高压脉冲电源,系统由能源系统和脉冲产生回路构成,由单片机来控制IGBT的触发,其设计输出为方波,电压幅值在50～100 kv可调,脉冲宽度在1～10μs可调,频率在1～100Hz可调.所研制的高压脉冲电源可用于间距在2～10 cm之间平行可调的平板电场,满足食品在各种高压脉冲电场强度下非热力灭菌的需要.     

采用DSP和CPLD的100kV高压脉冲电源控制系统

高压脉冲电源是中性束注入加热装置中的主要系统之一,该电源具有输出电压0～100kVDC可调,最大电流100A,电压调整精度<1%,纹波(峰-峰)<2%,电流上升时间≤20μs,关断时间≤5μs等特点。控制系统的好坏将直接影响电源的运行,为此,主要研究了基于数字信号处理器(DSP)和复杂可编程逻辑控制器(CPLD)的高压脉冲电源的控制系统,CPLD可实现电源模块内部故障信号逻辑运算、绝缘栅双极晶体管(IGBT)和晶闸管(SCR)的分合;DSP主要实现与上位机的光纤通信。通过60kV/100A实验及测试的结果表明,该控制系统是可行的。     

IGBT模块直接串联电压均衡驱动控制技术

高压绝缘栅双极型晶体管(IGBT)模块直接串联技术是实现柔性直流输电、高压直流断路器等高压大功率控制设备的一个重要基础,其中最难解决的是串联IGBT模块之间的电压均衡问题。文中分析了电压不平衡的机制,得出了实现电压均衡的关键在于解决断态电压不平衡和关断电压不平衡问题,门极侧均衡控制方法是较好的解决手段。对基于有源电压控制技术的驱动设计和基于延时补偿的控制策略进行了探讨,并分别采用在有源区对关断波形进行跟随控制和补偿IGBT器件间关断延时的方法,有效实现了串联器件的电压均衡。最后,通过6只3 300V/1 200AIGBT模块直接串联的阀段脉冲和基于该阀段的三相换流阀运行测试,对这两种方法进行了验证,所述方法获得了较好的电压均衡效果。     

基于现场可编程门阵列的高压脉冲电场设备控制器研制

为更加快速稳定有效地控制高压脉冲电场设备,提高设备的稳定性、可调性和易用性,研制了1套基于现场可编程门阵列(FPGA)的高压脉冲电场(PEF)设备控制器。控制器包括用于人机交互操作的工控计算机触摸屏终端、执行控制任务的FPGA控制器及其附属外围电路3部分。FPGA控制器采用Cyclone系列的高速处理芯片,附属电路包括触发信号电平转换、光电隔离部分以及电压电流反馈部分。控制器能够连续调节脉冲波形的频率、占空比,以及实现对于高压IGBT的触发和过流监控,控制脉冲电场的电压电流等功能。通过实验室测试证实,系统较好地实现了设计目标,研制出频率(10~104 Hz)、占空比(2~10μs)、电压(0~35 k V)均可连续实时调节的高压脉冲电场发生器,同时其具有很强的扩展能力,能够配合新型脉冲发生器使用。     

基于AVC的IGBT直接串联技术

绝缘栅双极型晶体管(IGBT)在高压大功率场合的应用要求促进了IGBT的串联应用研究,而有源电压控制(AVC)技术能实现IGBT串联应用时的同步工作及电压均衡,已被证明是一种的控制IGBT开关性能的方案。基于此,从AVC的基本原理出发,提出了不同的参考电平及设计要求,设计了基于AVC的门极驱动及保护单元(GDU)板及实验电路。通过6个IGBT串联的10 kV/300 A的脉冲实验,验证了AVC的电压均衡效果。     

基于Marx电路的纳秒级高压脉冲电源设计

为满足等离子体污水处理对高压脉冲电源的要求,设计了一种基于Marx发生器的紧凑型、高重复频率纳秒级高压直流脉冲电源,该脉冲电源以绝缘栅双极晶体管(IGBT)作为放电主开关,并使用多输出磁环变压器为IGBT提供驱动信号。Marx发生器由25级电路组成,每级电路由IGBT开关、快恢复二极管以及电容器组成。充电时,通过电感和二极管对电容充电,减小电路功率损耗;放电时,电感对输出脉冲高电压与输入电源之间进行隔离。为了保护IGBT开关在短路等情况不被过电流损坏,使用了过电流保护电路。实验结果表明,输入电压为500 V低压时,串联25级电路即可获得最大幅值为10 k V、最小脉宽为400 ns且脉冲前沿为50 ns的高压脉冲,可实现反应器中气体的电晕放电,达到污水快速净化的目的。     

基于无源缓冲法和延时控制的IGBT模块串联均压技术

绝缘栅双极型晶体管IGBT综合了GTR和MOSFET的优点,近年来,在电力电子领域得到了广泛的运用。受限于单只器件的耐压水平,在高压大功率领域,IGBT模块直接串联技术是一个简单、经济的使用方案。为了保证IGBT器件的安全使用,如何解决串联均压是关键。文中提出了一种基于无源缓冲电路和栅极延时控制的均压策略,从技术原理上对其进行了详细的阐述,并通过DC15 k V/300 A脉冲实验予以了验证,实验结果显示,该技术能够实现良好的串联均压,抑制IGBT关断电压过冲,具备了一定的工程运用价值。     

一种采用全固态开关的高压双极性脉冲源

为满足高压脉冲电场灭菌实验的需要,提出一种结合经典Marx发生器与全固态开关器件的高压双极性方波脉冲源设计方案。选用全固态开关器件替代传统的火花间隙开关,以单极性Marx发生器为核心,实现能量压缩,通过全桥固态调制器可实现高压方波脉冲的双极性输出。详细分析了电路的结构、工作过程、控制策略和负载适应能力。以全固态IGBT为主开关器件,研制了脉冲源的高压主回路部分;设计了相应的控制电路和开关同步触发电路,通过光纤和隔离供电模块实现了信号传输和强弱电的隔离。相比于常规的双极性高压脉冲源,该方案具有更简洁的电路结构和良好的负载适应能力,实现了输出脉冲极性可控、前沿更陡,脉冲频率、脉宽、电压幅值可调等优点。实验结果表明,该脉冲源系统可以产生幅值范围-7~7 k V、每秒脉冲数1~1 000、脉宽范围2~10μs、极性可变的高压方波脉冲,为开展高压脉冲电场灭菌实验,寻找最佳灭菌电参数条件,提供了硬件支持。     

赛米控推出SEMITRANS IGBT模块新品内部电感仅15nH

11月6日,赛米控推出最新低电感1200V SEMITRANS IGBT模块系列产品,该系列产品主要用于20-300kW AC／DC转换器,模块电感仅为15nH,可选择使用阻断电压为1200V的富士第5代V—IGBT技术替代IGBT4芯片。     

脉冲式直流变换器

脉冲式直流变换器是一种把低压直流变换为高压直流的装置。变换器以普通的6V干电池作为电源而其输出的直流电压可高达218伏,此装置可作为一附件用在要求高压直流作电源的仪器中。我们把它用在“LSKC—1型粮食水份快速测量仪”中(下简称“测量仪”)代替原来的2×105V高压电池,克服了原测量仪电池规格特殊,使用寿命短,更换不易等缺     

绝缘栅双极型晶体管串联阀过流保护研究

高压绝缘栅双极型晶体管(IGBT)串联阀有多种过电流保护方法,提出了一种新的IGBT串联阀过流保护技术。该技术方案包括阀组控制单元、过流检测单元及柔性罗氏线圈,过流检测单元检测流过串联阀组电流情况,并将光脉冲回报给阀组控制单元,阀组控制单元根据回报的光脉冲改变阀组触发脉冲,从而保护高压串联阀组。搭建了10 kV的IGBT直接串联式静止同步补偿器(STACOM),试验验证了该方案可以满足故障保护需要。