傳統(tǒng)電壓等級(jí)提升方式因?yàn)檠b置體積限制和穩(wěn)定性的要求逐步表現(xiàn)出較多局限性,而現(xiàn)如今智能高壓發(fā)生器由于開(kāi)關(guān)電源技術(shù)等電力電子技術(shù)的發(fā)展擺脫了主要局限,從而具有了更便攜更穩(wěn)定的性能。高壓發(fā)生器一般分為交流高壓發(fā)生器、脈沖高壓發(fā)生器和直流高壓發(fā)生器。直流高壓發(fā)生器應(yīng)用較廣,可作為絕緣強(qiáng)度測(cè)試、泄露電流試驗(yàn)、高壓設(shè)備電源等,它是當(dāng)下高壓發(fā)生器研究的熱點(diǎn)。在分析現(xiàn)今國(guó)內(nèi)外對(duì)此技術(shù)的研究進(jìn)程,設(shè)計(jì)了一套智能直流高壓發(fā)生器,用電路原理分析的方法確定整體電路系統(tǒng)參數(shù),且制作了電路實(shí)物模塊并通過(guò)多次調(diào)試證明了其正確有效性,然后將電路模塊組合成完整的電路系統(tǒng),對(duì)其進(jìn)行完備的智能升壓控制技術(shù)驗(yàn)證。本設(shè)計(jì)智能化即實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)頻率跟蹤和輸出紋波的動(dòng)態(tài)調(diào)控,沿襲目前相關(guān)技術(shù)熱點(diǎn),提出并設(shè)計(jì)了幾項(xiàng)新方案,解決了技術(shù)上的一些難點(diǎn),通過(guò)試驗(yàn)和實(shí)物驗(yàn)證,取得良好的效果。本文在技術(shù)更新上,包括以下幾個(gè)方面:在電路系統(tǒng)前端用開(kāi)關(guān)電源直接替代EMI濾波電路和整流電路,避免引入高頻干擾并簡(jiǎn)化電路;采用帶故障狀態(tài)反饋和有源米勒鉗位的MOS管驅(qū)動(dòng)光耦芯片并結(jié)合DE類(lèi)逆變電路,實(shí)現(xiàn)高頻逆變,輸出電壓為高頻方波;計(jì)及升壓變壓器的磁芯損耗與繞組損耗,運(yùn)用AP法來(lái)確定磁芯參數(shù)和兩側(cè)繞組匝數(shù),提升了傳輸效率;采用新型超快恢復(fù)二極管ES1K實(shí)現(xiàn)倍壓整流;采用STM32和CPLD結(jié)合的方式,對(duì)逆變電路頻率進(jìn)行跟蹤,實(shí)現(xiàn)紋波動(dòng)態(tài)調(diào)控,并可實(shí)現(xiàn)軟開(kāi)關(guān)控制;自主設(shè)計(jì)了磁通門(mén)探頭結(jié)合峰差解調(diào)電路,對(duì)輸出電流進(jìn)行高精度測(cè)量;采用電阻分壓電路,并結(jié)合儀表運(yùn)放和隔離運(yùn)放實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出電壓的測(cè)量;采用16位雙通道ADC采集輸出電流和電壓信號(hào),保證測(cè)量精度;軟件算法可實(shí)現(xiàn)不同負(fù)載時(shí)電壓紋波的一定范圍內(nèi)的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)。本設(shè)計(jì)的輸出電壓為2.4KV,輸出電流為10mA,紋波系數(shù)小于0.5%。電流測(cè)量的準(zhǔn)確度指標(biāo)和電壓測(cè)量的準(zhǔn)確度指標(biāo)分別為0.1%和0.5%。本文還利用Comsol仿真軟件對(duì)自主設(shè)計(jì)的探頭進(jìn)行了電磁仿真,證明了用于電流測(cè)量的磁通門(mén)探頭設(shè)計(jì)合理性。
