大功率高穩定直流高壓發生器的研制

阮浩杰，李永騰，張仕勇，陳 炯

(1.寧波北侖供電局，浙江寧波 315800;2.上海電力學院，上海 200090)

作為供電電源和試驗電源，直流高壓電源已在實際中得到廣泛應用，如電機的驅動、直流高壓試驗系統、靜電除塵電源等［1，2］.傳統的直流高壓電源的工作原理為:首先利用高壓變壓器將工頻電壓升高，然后利用高壓硅堆將交流電壓整流成直流，并利用濾波電容降低系統的紋波系數.整個系統存在紋波系數大、體積大、質量重等缺點.目前，隨著微電子技術和電力電子技術的迅速發展，該電源正向小型化、高可靠性方向發展［3，4］.

本文采用AC-DC-AC-DC的方法設計了一臺輸出電壓大小為20 kV，輸出電流為0.5 A，并且紋波系數控制在0.1%的直流高壓電源.設計了整個直流高壓電源的主電路，并利用PSPICE軟件［5］對電路參數進行了仿真分析.

1 主電路設計

由直流高壓發生器的電路可知，系統的紋波系數與交流電壓的頻率成反比，即頻率越高，紋波系數越小.此外，通過提高系統交流電壓的頻率，在相同條件下不僅可以降低系統輸出電壓的紋波系數，而且還可以使系統的體積和質量大大降低.因此，本文設計的直流高壓發生器亦采用該方法，即首先將工頻交流電壓調制成高頻交流電壓，然后整流成直流電壓.其電路如圖1所示.

由圖1可知，整個直流高壓發生器由整流電路、逆變電路、升壓變壓器和倍壓整流電路4部分組成.整個電路的工作過程如下:首先利用全橋整流電路將50 Hz的交流電壓整流成直……