高压强脉冲电源的设计

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1、高压强脉冲电源的设计摘要：本文提出了一种强脉冲发生器电源的设计方案，应用此方案设计了高压电源、IGBT控制充电、可控硅控制放电，可以自动运行的脉冲磁场发生设备。最大直流电压达到3KV且连续可调，放电脉冲电流高达10000A。该设备由一片AT89C52单片机控制，可实现与计算机的连接。关键词：高压电源；IGBT；可控硅TheDesignofHighVoltagePulsedPowerSupplyAbstract:Thispaperpresentsastrongpulsegeneratorpowersupplydesign,applicationsforthispr

2、ogramdesignedhigh-voltagepowersupply,IGBTcontrolthechargingandSCRcontrolleddischarge,canberunautomaticallypulsemagneticfieldequipment.MaximumDCvoltage3KVandcontinuouslyadjustabledischargepulsecurrentsupto10000A.ThedeviceiscontrolledbyanAT89C52microcontrollercanberealizedwiththecomput

3、er.Keywords:highvoltagepowersupply；IGBT；SCR，引言：强脉冲磁场对工业装置及医疗的作用［1］，强脉冲磁场对金属形成时的影响［2］以及脉冲磁场刺激对生物体的效应等已经越来越引起人们的关注。目前国内的脉冲磁场设备，一般电压较低，频率也较低。特别是高压充电部分采用调压器调压［3］，这样体积太大也显笨重。要11西安兆福电子有限公司地址：陕西省西安市高新区瞪羚路26号现代企业中心西区B1-504电话：0086-029-87308091Email：sw5880@126.com产生更高的磁场强度，可以改变脉冲磁场频率的自动运行的磁场发生

4、设备实现起来有一定难度，为此设计一个磁场运行频率为0.1～100Hz可调，脉冲电流达到10000A的低频强脉冲磁场发生设备。一、高压电源的设计本高压充电电源采用开关电源，开关电源作为一种高频、高效电力电子技术，随着电子元器件、产品的不断更新，大功率器件的更新换代，大功率开关电源技术得到了发展。由于本电源功率高达15KW所以采用全桥谐振PWM调制方式，大功率器件采用先进的IGBT模块及先进的可靠的驱动电路，使得电源的整体性能良好，稳定度好，并且具有各种保护功能。1电源电路组成及原理电路有以下几部分组成：1）电网滤波器,2)整流滤波,3）全桥变换器,4）高压变压器,

5、5）高压整流滤波,6）脉宽调制与控制电路,7）驱动电路,8）保护电路等。工作原理：将50HZ三相380V通过电网滤波器,经整流及滤波得到500多伏的直流电压,供给串联谐振变换器。如图1-1所示，Q1、Q4与Q2、Q3，轮流通断，从而将直流电变换成高频矩形波交流电。R1和R2是泻放电路。T1是高频变压，在开关电源设计中，高压变压器的绕法也很重要，我们采用了一些特殊的设计方法。由于本电源输出高达功率15KW，为了减轻变压器的设计难度以及减小高压整流二极管的电流值、提高电源的可靠性。在材料上选用超微晶合金，绕制成C型铁心，次级高压线包每边各分两段。这样设计的高压变压器

6、漏感小，温升小。11西安兆福电子有限公司地址：陕西省西安市高新区瞪羚路26号现代企业中心西区B1-504电话：0086-029-87308091Email：sw5880@126.com控制电路采用SG1525PWM集成脉宽调制器（如图1-2），外接元件少，性能好，具有外同步，软启动，“死区”调节，欠压锁定，误差放大以及关闭输出驱动信号等功能。其原理框图如图1-3及图1-4所示。11西安兆福电子有限公司地址：陕西省西安市高新区瞪羚路26号现代企业中心西区B1-504电话：0086-029-87308091Email：sw5880@126.com电网滤波器整流及滤波

7、保护电路采样电路全桥变换器驱动电路控制电路基准50Hz三相380V图1-3功率变换部分原理框图高压变压器整流滤波电压反馈高压指示采样电流采样-22.5KV图1-4高压部分电路原理框图2对开关电源开关（IGBT）的选择由于本电源输入电压为AC380V11西安兆福电子有限公司地址：陕西省西安市高新区瞪羚路26号现代企业中心西区B1-504电话：0086-029-87308091Email：sw5880@126.com50Hz，由电网滤波经整流滤波，得到电压可达DC540V，考虑到高频变压器的漏感以及漏极回路中引线电感的影响，在开关关断瞬间会引起较大的反尖峰刺。其尖峰

8、假设为稳态值的50%，另