一种隔离80kv大功率开关电源设计

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1、第44卷第4期电力电子技术Vo1．44．No．42010年4月PowerElectronicsApril，2010一种隔离80kV大功率开关电源的设计高阳，黄懿赘，王俊侏，张健(中科院等离子体物理研究所，安徽合肥230031)摘要：介绍了一一台隔离80kV，响应速度3ms，最大输出功率90kW脉冲工作开关电源的设计。为满足电源快速性和输出纹波要求，对主电路的拓扑结构进行了优化。应用高频变压器隔离80kV高压，分析了高频变压器漏感与占空比损失之间的关系，提出了高频变压器的直流等效电路。实验证明该电源能够稳定工作，电源性能都能满足设计要求。关键词：

2、开关电源；高压隔离；占空比损失；快速响应中图分类号：TN86文献标识码：A文章编号：1000—100X(2010)04—0031-02DesignofanIsolating80kVHigh-voltageHigh-powerSwitchingPowerSupplyGAOYang，HUANGYi—yun，WANGJun-jia，ZHANGJian(Institute。厂PlasmaPhysics，ChineseAcadem?ofSciences，Hefei230031，China)Abstract：Thearticlepresentsthedes

3、ignandexperimentalresultsofaisolating80kVhigh—vohagehigh—powerswitchingpowersupply．ThispowersupplyisolatesDC80kVvoltage，responseslessthan3Ins，andhasthemaximumoutputpowerof90kW．Inordertomeettherequirementsofrapidresponseandsmallripple，themaincircuittopologyisoptimized．High—fr

4、equencytransformerisusedtoisolatetheDC80kVhigh—voltage．Afteranalyzingtherelationshipbetweenthetransformerleakageinductanceanddutycycleloss，thetransformerDCequivalentcircuitisgiven．Experimentshowsthatthepowersupplyworksstablewithgoodperformance．Keywords：switchingpowersupply；h

5、igh—voltageisolation；dutycycleloss；rapidresponse1引言下降时间要求在1～3ms内，起弧35ms．15ms关断。设计了一种用于气体放电产生等离子体的特殊100ms稳定放电，整个工作时间为150ms最为特开关电源．简称弧电源该电源可用于国家重大科学殊的是，电源负极将悬浮在DNB电源系统加速极直工程，即HT一7托卡马克核聚变实验装置的中性束流80kV之上，因此需要对电源进行高压隔离设计。诊断(DNB)系统⋯。中性束诊断(DNB)系统是HT一7图1所示的电源采用AC／DC／DC／AC／DC方案[21．托卡

6、马克核聚变实验装置的重要组成部分，其产生第1级AC／DC采用常规380V经三相不控整流桥带的高能氢中性束注入到等离子体中，利用其与等离电容滤波，输出直流500V：第2级DC／DC采用高频子体相互作用产生的电荷复合交换光谱来测量离子15kHz的Buck电路．通过调节Buck电路的占空比温度及空间分布。DNB电源系统包括灯丝电源、弧来调节输出电压：第3级至最后采用单相10kHz固电源、缓冲器电源、磁体电源、抑制极电源、加速极高定脉宽高频逆变，再经高频整流并采用比较小的高压电压6类独立电源。由于DNB系统结构上的要频电感电容滤波方式．由10kHz高频

7、变压器承担求，弧电源负极将悬浮在加速极DC80kV之上．故DC80kV高压隔离电源需要隔离80kV直流。介绍了弧电源主电路的拓扑结构、隔离高压高频变压器的设计、控制电路的设计以及电源实验结果，特别分析了DC80kV高压隔离下高频变压器漏感对占空比损失的影响．以及高频变压器励磁涌流1电源主路结构的产生和抑制方法传统的直流电源通过改变逆变桥占空比来调节2主电路的拓扑设计输出电压。由于电源要求具备宽的电压输出范围该电源用于气体放电，负载是等离子体，额定参(30％～100％)，考虑高频变压器漏感影响，过小的逆数300V／300A，最大输出功率90kW。

8、电源要求具变占空比会加大滤波电感电容，同时又会影响电源备宽的电压输出范围(30％～100％)、灵敏快速的保的快速响应，为此对电源拓扑结构进行了优化，多