數(shù)字高壓電源技術(shù)基本原理解析

電源技術(shù)，尤其是數(shù)字電源的技術(shù)發(fā)展，目前已經(jīng)有了長(zhǎng)足的進(jìn)步。作為一種在工業(yè)、農(nóng)業(yè)和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用的電源類(lèi)型，數(shù)字高壓電源能夠?qū)⒐ゎl電網(wǎng)電能轉(zhuǎn)變成特種形式電能并提供有效持續(xù)的能量傳輸。本文將針對(duì)這一電源技術(shù)的基本運(yùn)行原理，展開(kāi)簡(jiǎn)要介紹和分析。

在了解數(shù)字高壓電源的運(yùn)行原理之前，我們首先需要了解的傳統(tǒng)高壓電源的工作運(yùn)行基礎(chǔ)知識(shí)。傳統(tǒng)的高壓電源在正常工作的情況下，是將工頻電壓直接經(jīng)高壓變壓器升壓后整流濾波，或升壓后再倍壓整流后得到高壓的，其基本的運(yùn)行原理如下圖圖1所示：

圖1傳統(tǒng)高壓電源示意圖

從圖1中我們可以看到，在傳統(tǒng)的電源技術(shù)應(yīng)用在該系統(tǒng)中后，升壓變壓器將會(huì)變?yōu)楣ゎl變壓器來(lái)運(yùn)行，由工頻三相電經(jīng)可控硅調(diào)壓至工頻高壓變壓器進(jìn)行升壓，利用高壓硅堆整流后輸出直流高壓，采用工頻移相交流調(diào)壓的控制原理。這種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是控制原理比較成熟，控制方式功能也相對(duì)來(lái)說(shuō)比較完善。但由于電源本身及控制原理的局限性，使得傳統(tǒng)高壓直流電源存在的體積大、設(shè)備重、效率低、精度低等弊端。

在了解了傳統(tǒng)的高壓電源運(yùn)行原理后，我們?cè)賮?lái)看一下數(shù)字高壓電源技術(shù)被應(yīng)用到電源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中之后，為傳統(tǒng)的高壓電源研發(fā)帶來(lái)了哪些變化。在最近幾年中，隨著電子電力技術(shù)的發(fā)展，新一代功率器件，如MOSFET、IGBT等的應(yīng)用，高頻逆變技術(shù)的逐步成熟，出現(xiàn)了數(shù)字高壓電源，同傳統(tǒng)高壓電源相比較數(shù)字高壓電源的突出特點(diǎn)是運(yùn)行效率高、體積小、重量輕、反應(yīng)快、儲(chǔ)能少、設(shè)計(jì)和制造周期短。由于它的優(yōu)越特性，現(xiàn)在已逐漸取代了傳統(tǒng)的高壓電源。圖2給出了基于高頻逆變的數(shù)字高壓電源工作原理圖。

圖2基于高頻逆變的高壓電源示意圖

從圖2給出的高頻逆變高壓電源示意圖中我們可以看到，在這種應(yīng)用了最新電源技術(shù)的系統(tǒng)中，當(dāng)其正常運(yùn)行時(shí)，50/60Hz交流電首先通過(guò)整流得到相應(yīng)的直流電，經(jīng)高頻逆變、高頻變壓器、整流器(倍壓整流器)輸出高壓，通過(guò)負(fù)載電壓反饋信號(hào)與指定電壓信號(hào)比較，并進(jìn)行誤差信號(hào)的進(jìn)一步處理產(chǎn)生IGBT功率開(kāi)關(guān)管的PWM控制信號(hào)信號(hào)，利用閉環(huán)反饋實(shí)現(xiàn)輸出電壓的精確控制。這也就是目前應(yīng)用最為廣泛的數(shù)字高壓電源系統(tǒng)的運(yùn)行工作原理。