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低纹波空间可调高压电源设计

北京大学学报（自然科学版） 2024年第2期60卷 195-202页

作者：陈佳黎邹鸿叶雨光北京大学空间物理与应用技术研究所北京100871

为了满足空间探测载荷(如质谱仪和能量粒子探测器等)对高压电源输出纹波的要求,设计一款小功率、低纹波、最大输出电压为10 kV的可调高压直流电源。设计中使用罗耶架构的逆变器和倍压整流电路,利用反馈回路,使纹波电压峰峰值小于2 V;使... 详细信息

为了满足空间探测载荷(如质谱仪和能量粒子探测器等)对高压电源输出纹波的要求,设计一款小功率、低纹波、最大输出电压为10 kV的可调高压直流电源。设计中使用罗耶架构的逆变器和倍压整流电路,利用反馈回路,使纹波电压峰峰值小于2 V;使用51系列单片机控制电源输出电压,监测电源的工作状态。除在原理设计方面降低输出电压纹波外,还提出其他降低输出电压纹波的措施。测试结果表明,所设计的高压电源具有输出电压稳定可调、纹波低的特点,可以满足空间探测载荷对高压电源的基本性能要求。

关键词：高压电源倍压整流低纹波可变输出单片机

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新型电子束焊机高压电源的设计与实现

北京航空航天大学学报 2017年第2期43卷 293-300页

作者：范霁康齐铂金刘方军张伟齐秦王海涛北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京100083

传统的电子束焊机高压电源电路结构复杂、体积庞大,为此研发了一种新型60 kV/100 mA逆变式电子束焊机高压电源,电路结构简单、电压输出稳定。电源调压电路采用脉宽调制(PWM)技术控制的全桥变换器,使三相整流后的约540 V电压转化为0~500 ... 详细信息

传统的电子束焊机高压电源电路结构复杂、体积庞大,为此研发了一种新型60 kV/100 mA逆变式电子束焊机高压电源,电路结构简单、电压输出稳定。电源调压电路采用脉宽调制(PWM)技术控制的全桥变换器,使三相整流后的约540 V电压转化为0~500 V幅值可调的稳压直流电,然后经全桥逆变电路逆变为频率为20 kHz方波交流电;升压电路采用变压器串联与倍压整流的方式,将前级20 kHz方波交流电转变为60 kV的直流高压;控制电路采用基于比例积分微分(PID)调节的电压双闭环控制策略,能够使电源实现稳定的高压输出。搭建了高压测试平台对所研制的高压电源进行了测试,结果表明电源高压输出稳定、控制精度高,高压输出纹波与稳定度均能稳定在1%范围内,能够满足电子束焊机的要求。

关键词：电子束焊接高压电源全桥逆变倍压整流双闭环控制

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原子钟钛泵高压电源及小电流检测电路设计

仪器仪表学报 2017年第7期38卷 1606-1615页

作者：郭显鑫卢旭部英男刘克承王骥兰州空间技术物理研究所兰州730000 北京无线电计量测试研究所北京100039

氢钟、铯钟等原子钟钛泵维持贮存泡、铯束管超高真空度,需要3 000、3 500 V高压电源供电,并检测高压电源供电电流以判断工作状态。采用Buck电流馈电推挽拓扑结合Cockcroft-Walton倍压整流电路,研制了钛泵高压电源。给出了3种Buck电流馈... 详细信息

氢钟、铯钟等原子钟钛泵维持贮存泡、铯束管超高真空度,需要3 000、3 500 V高压电源供电,并检测高压电源供电电流以判断工作状态。采用Buck电流馈电推挽拓扑结合Cockcroft-Walton倍压整流电路,研制了钛泵高压电源。给出了3种Buck电流馈电电路的缓冲电路、基于D触发器的两路50%占空比的交错驱动电路和输出小电流检测电路;高压电源采用了真空灌封工艺、单面表贴化PCB设计和高压舱、低压舱两舱结构设计;此设计降低了整流管的应力,实现了0.5%的负载调整率、20~50 V宽输入电压范围、0~18μA电流检测,并通过了低气压放电试验,满足了原子钟钛泵的要求。

关键词：原子钟钛泵高压电源电流检测

电子回旋共振加热系统中阳极高压电源研制及其控制技术

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高电压技术 2015年第12期41卷 4036-4041页

作者：饶益花陈文光饶军王明伟南华大学数理学院衡阳421001 南华大学电气工程学院衡阳421001 核工业西南物理研究院成都610041

电子回旋共振加热系统在磁约束核聚变实验研究中有着很重要的作用。回旋管阳极供电需具备幅值快速可调、高稳定度以及波形前沿可变等条件。使用场效应管与快恢复二极管为主要器件研制出开关模块;在电路结构上将59个SM模块与同电压等级的... 详细信息

电子回旋共振加热系统在磁约束核聚变实验研究中有着很重要的作用。回旋管阳极供电需具备幅值快速可调、高稳定度以及波形前沿可变等条件。使用场效应管与快恢复二极管为主要器件研制出开关模块;在电路结构上将59个SM模块与同电压等级的1个BUCK电路依次串联起来。通过分别使用脉冲步进调制与高频脉冲宽度调制控制技术,实现输出幅值连续可调;并且研究了2种调制的控制方法,让输出波形的前沿时间既可在3 ms之内缓慢步进上升,也可以在60μs内快速输出。所有模块由数字信号处理器(DSP)控制的高频逆变电路实现恒压供电。样机实验结果证明:研制的电路与控制方法可行,整个电源输出的电压最大达到36 k V,电流200 m A,且全量程范围内连续可调,稳定度<1%。最大调制频率可以达到1 k Hz,可以在20μs完成各种关断保护,完全满足回旋管装置要求。

关键词：电子回旋微波辅助加热系统高压电源脉冲步进调制脉宽调制大功率微波

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低纹波微型X射线管高压电源的研制

原子能科学技术 2015年第2期49卷 366-371页

作者：曾国强刘玺尧罗群谭承君葛良全黄锐李强吴刚成都理工大学核技术与自动化工程学院四川成都610059

国内研发的X射线高压电源体积普遍较大,不适合微型X射线管的要求。针对微型X射线管的特点,本文设计了一种低纹波、小体积高压电源,其输出电压在0^-40kV范围内可调。电源的逆变电路采用罗耶谐振电路,并引入UCC2973控制芯片以提高其效率... 详细信息

国内研发的X射线高压电源体积普遍较大,不适合微型X射线管的要求。针对微型X射线管的特点,本文设计了一种低纹波、小体积高压电源,其输出电压在0^-40kV范围内可调。电源的逆变电路采用罗耶谐振电路,并引入UCC2973控制芯片以提高其效率。在电源的升压部分设计了高频变压器、双向倍压整流电路,以进行两级升压。通过电阻分压后取样反馈的方式进行稳压。电路工作在线性状态,无开关噪声。测试结果表明,电源的输出电压纹波低于0.3%、稳定度优于0.12%/10h,可满足微型X射线管的需求。

关键词：微型X射线管高压电源罗耶谐振倍压整流电路

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纳米发电机应用:新型高压电源技术

中国科学：技术科学 2023年第6期53卷 1002-1014页

作者：吴治峄韩成程中国科学院北京纳米能源与纳米系统研究所北京100083 中国科学院大学纳米科学与技术学院北京100049

摩擦电纳米发电机(TENG),作为一种新兴的能量收集技术,在过去十年中取得了快速进展.除了微纳能源和自驱动传感等应用,高电压和低电流的输出特性促进TENGs作为新型高压电源开创了一系列卓有成效的应用.对于TENGs,实现数百甚至数千伏的电... 详细信息

摩擦电纳米发电机(TENG),作为一种新兴的能量收集技术,在过去十年中取得了快速进展.除了微纳能源和自驱动传感等应用,高电压和低电流的输出特性促进TENGs作为新型高压电源开创了一系列卓有成效的应用.对于TENGs,实现数百甚至数千伏的电压输出相对容易,而电流输出可保持在几微安的量级,这为开发安全的高压应用带来了机遇,如等离子体激发、流体和颗粒操控、空气净化、杀菌消毒等.此综述介绍了TENGs产生电压的基本理论,并总结了将TENGs电压提升至数万伏的策略,还详细评述了这些高压TENGs(HV-TENGs)在物理、化学和生物领域的应用.最后,讨论了TE-TENGs将来可能面临的机遇和挑战.

关键词：摩擦电纳米发电机高压电源等离子体激发空气净化杀菌消毒

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大功率直流高压电源的变压器分布电容分析

高电压技术 2009年第6期35卷 1403-1408页

作者：杨雷傅鹏刘小宁中国科学院等离子体物理研究所合肥230031

高压大容量隔离变压器,原副边分布电容储能较大。对于速调管和中性束加速极负载,负载打火时这些能量的注入可能导致它们的损坏。在电源设计阶段需要对变压器分布电容进行分析,并尽量减少它们的储能。为此通过对EAST装置中100kV/100A高... 详细信息

高压大容量隔离变压器,原副边分布电容储能较大。对于速调管和中性束加速极负载,负载打火时这些能量的注入可能导致它们的损坏。在电源设计阶段需要对变压器分布电容进行分析,并尽量减少它们的储能。为此通过对EAST装置中100kV/100A高压电源系统的两种变压器结构模式,采用绕组分段的方式计算绕组间的分布电容和分布电容电压,推导出变压器内部分布电容储能算式。计算结果表明:分布电容储能是一个与时间无关的量;不同变压器结构,储能差异较大。根据这些计算结果,高压电源的变压器结构采用油浸式隔离变压器串联干式变压器的模式,大大降低了变压器内部的分布电容储能。

关键词： PSM 高压电源直流变压器分布电容储能

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串并联谐振倍压变换器高压电源的设计与研究

高电压技术 2006年第7期32卷 98-101页

作者：王广州师宇杰唐丽焕刘小宝信息工程大学信息工程学院郑州450002

为了满足高电压小电流特别是小体积的要求,设计了一种软开关变换器(串并联谐振倍压变换器)的技术方案。该变换器的优点在于利用谐振元件吸收了电路寄生参数,消除了电路寄生振荡。并实现开关管的零压开通。同时利用倍压整流技术,解决了... 详细信息

为了满足高电压小电流特别是小体积的要求,设计了一种软开关变换器(串并联谐振倍压变换器)的技术方案。该变换器的优点在于利用谐振元件吸收了电路寄生参数,消除了电路寄生振荡。并实现开关管的零压开通。同时利用倍压整流技术,解决了传统高压电源方案中升压变压器升压倍数大、体积笨重、制作难度大的问题。与传统的串并联谐振变换器相比,该变换器采用容性滤波模式,使串并联谐振变换器在高压小电流的应用中得以实现。简要分析了该变换器在工作负载时的工作原理,并利用正弦交流法建立了系统数学模型,绘出了变换器的输出特性曲线图。提出了一种适用于LCC谐振倍压电路的参数设计方法。实验结果证明了该新型变换器原理和理论分析的正确性。

关键词： LCC谐振倍压变换器高压电源设计

150kV/30kW逆变式电子束焊接高压电源设计

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北京航空航天大学学报 2014年第11期40卷 1531-1536页

作者：张伟杜慧聪齐铂金许海鹰北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京100191 中国航空工业集团公司北京航空制造工程研究所北京100024

针对150 k V/30 k W电子束焊接高压电源高电压、大功率输出的要求,低压电路采用IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)逆变隔离直流电源与逆变全桥串联的主电路拓扑,高压电路由3组升压变压器与10倍压整流电路的串联结构并联组成;设... 详细信息

针对150 k V/30 k W电子束焊接高压电源高电压、大功率输出的要求,低压电路采用IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)逆变隔离直流电源与逆变全桥串联的主电路拓扑,高压电路由3组升压变压器与10倍压整流电路的串联结构并联组成;设计了高压采样电路、束流采样电路,以及双闭环控制电路.基于上述技术,实现了150 k V/30 k W高电压大功率输出.实验结果表明高压加速电源的输出线性度和束流输出线性度较好,同时高压稳定度和束流稳定度均在0.5%左右,能够满足电子束焊接的要求.

关键词：电子束焊接高压电源逆变高频变压器倍压整流