高频高压脉冲电絮凝专用电源High-frequency high-voltage pulse electric power dedicated flocculation
使
用
说
明
手
册
(Help Manual)
(一)概述
该电源在(原美国及台湾的电絮凝电源是采用了普通的可控硅电源,也就是常见的一个交流变直流的电解电源,能源利用效率≤
70%)的基础上,自主研发的高科技产品,采用自主开发的微处理芯片,配备了优质的传感器,采用了国际上先进的西门子IGBT的模块,可实现频率可调,脉宽可调,过热过流保护,具有精确,可靠,能耗低利用效率≥95%以上!具有直观的操作界面,也可为客户配备高档的人机或工控机界面。（特殊场合可增加隔离变压器输入，来增加整机安全性及稳定性，特别适应感性、容性及特殊负载，负载测试和寿命试验可靠性高）。
(二)主要技术参数
1.输入电压(INPUT Volatge):AC0-400V±20% 50-60HZ
2.输出电压(OUTPUT Volatge):DC0-500V(可调)
3.输出电流(OUTPUT Amp:20-200A
4.输出频率(Operating frequency):800-35000HZ(可调)
5.换向周期(For the cycle):2S-600S(防止阳极钝化而设计的可调)
6.输出波形(OUT Waveform):纯方波
操做简单,人性化设计,接线方便,公司还开发了全隔离的电源,适合露天环境使用,更安全!公司和南京,苏州,昆山,大庆,浙江杭州,嘉善的多家环保公司合作,在浙江钱江摩托及晋亿实业等大型污水工程中使用,在铝材及电镀及线路板和等高含油等污水工程中使用,长期运行情况可靠无故障，性价比高！
我公司高频电源输出波形:
市场上常见的普通电源波形:
警告
注!不能在设备工作的情况下更换极板及取电凝槽的水样!必须在专业人员监护下,确认切断电源.挂上警告牌才可更换极板及取水样!
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、IGB T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 The Design of High Voltage Pulsed Power Supply Abstract: This paper presents a strong pulse generator power supply design, applications for this program designed high-voltage power supply, IGBT control the charging and SCR controlled discharge, can be run automatically pulse magnetic field equipment. Maximum DC voltage 3KV and continuously adjustable discharge pulse currents up to 10000A. The device is controlled by an AT89C52 microcontroller can be realized with the computer. Key words: high voltage power supply；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
a)整流和滤波 三相交流电压经整流桥得到直流电压，再经滤波，输出平直的直流电压。 b)高频逆变 直流电压经由IGBT逆变桥、谐振电容、谐振电感组成的串联LC谐振逆变电路，逆变成高频交流电压。 c)高频升压整流 逆变波形经过高频变压器升压，再经高频整流桥整流，从而得到ＥＳＰ所要求的直流高压。 d)控制与调整 智能控制系统检测ESP工况,根据设置的参数,自动调整电源输出电压和电流大小,波形等,并给出设备是否正常指示,工况是否合适. 高频电源主要有以下几大特点： 1.高效节能。 高频电源相对于常规工频（50Hz）电源而言，高频的工作频率可达40KHz，相当于工频电源的800倍，高频电源本身的效率与功率因素高，效率≥92%，功率因素≥0.92，比工频电源基础节能达35%以上。 2.提高电场运行电压，提高除尘效率。 高频电源纯直流供电时输出电压纹波，通常小于5%，远小于工频电源的35%-45%的纹波百分比，运行平均电压可达工频电源的1.3倍，运行电流可达工频电源的2倍，可有效增强电场的粉尘荷电，提高除尘效率。
3.适应性强，适合高浓度和高比电阻粉尘。 在燃用低硫煤，飞灰，高比电阻粉尘时会存在反电晕现象，引起除尘效率低，理论和 实践均表明，间歇脉冲供电可以在一定程度上克服高比电阻粉尘引起的反电晕。高频电源 脉冲供电时具有更窄的脉冲宽度，更有利于电场降低反电晕程度，从而提高收尘效率。 4.火花控制特性好。 高频电源串并联混合谐振的拓扑结构使其具有恒流特性，可以有交抑制电场火花的冲击，30uS内迅速熄灭火花。因而火花能量小，对供电冲击小，判断时间短同，电场电压恢 复速度快（仅需工频电源恢复时间的20%），提高了电场的平均电压，提高了除尘效率。 5.与工频相比，高频电源节能效果明显 高频电源提供给电场的电能有效利用率高，减少了无功的供电损耗，高频电源提高了 粉尘荷电能力，明显提高除尘效率。在保证除尘效率不变的情况下，与工频电源相比，节 能幅度最高可达90%，减少粉尘排放40%-70%. 6.安装方便，节省费用。 高频电源直接安装在电除尘器顶部，节省配电室空间，节省部分信号电缆和控制电缆，减少安装费用。 7.体积小，重量轻，高度集成。
1绪论 1.1论文的研究背景 电源设备用以实现电能变换和功率传递，是一种技术含量高、知识面宽、更新换代快的产品。现今已广泛应用到工业、能源、交通、运输、信息、航空、航天、航运、国防、教育、文化等领域。在信息时代，上述各行各业都在迅猛地发展，发展的同时又对电源产业提出了更多更高的要求。显然，电源技术的发展将 带动相关技术的发展，而相关技术的发展反过来又推动了电源产业的发展。当前在电源产业，占主导地位的产品有各种线性稳压电源、通讯用的AC y DC开关电源、DC y DC开关电源、交流变频调速电源、电解电镀电源、高频逆变式整流焊接电源、中频感应加热电源、电力操作电源、正弦波逆变电源、大功率高频高压直流稳压电源、绿色照明电源、化学电源、UPS可靠高效低污染的光伏逆变电 源、风光互补型电源等。而与电源相关的技术有高频变换技术、功率转换技术、数字化控制技术、全谐振高频软开关变换技术、同步整流技术、高度智能化技术、电磁兼容技术、功率因数校正技术、保护技术、并联均流控制技术、脉宽调制技术、变频调速技术、智能监测技术、智能化充电技术、微机控制技术、集成化技术、网络技术、各种形式的驱动技术和先进的工艺技术。 1.2脉冲电源的特点及发展动态 脉冲电源是各种电源设备中比较特殊的一种，顾名思义，它的电压或电流波 形为脉冲状。按脉冲电源的输出特性分类，有高频、低频、单向、双向、高压、低压等不同的分类，具体选择怎样的输出电压、输出电流和开关频率，根据具体的应用场合而定。按脉冲波形分，有矩形波、三角波、梯形波、锯齿波等多种形式，如图1. 1所示。 图1 . 1各种脉冲波形 由于矩形波具有较好的可控性和易操作性，所以这种波形的应用居多。究其本质，
中南民族大学 硕士学位论文 磁控溅射高频脉冲（A<'2>K）电源的研制 姓名：刘亚东 申请学位级别：硕士 专业：等离子体物理 指导教师：孙奉娄 20080501
摘要 根据调研和文献，对不同的溅射技术进行了比较，针对脉冲磁控溅射（Pulse Megnetron Sputtering（PMS））的特点及受限于电源技术的瓶颈，提出了A2K（Active Arc Killer）电源指标：输出频率最高达300kHz，负向电压在0～-500V可调，负向最大峰值电流达2A，正向电压在0～100V可调，正向最大峰值电流达1A，负向占空比10％～60％范围可调的双向脉冲电源。 为了实现电源指标，分析了拟设计电源的难点：主要是受电力电子器件的限制，电压、电流和频率同时达到所需水平的电力电子器件目前在国内无法找到，即使找到了成本也是相当高。因此，本文从结构上入手，提出了整体的电源解决方案，它由两个独立的DC/DC变换（分别用于调节正、负向电压）、一个斩波系统（用于形成正向脉冲）和一个逆变倍频系统（用于形成负向脉冲）构成。逆变倍频系统及其与斩波系统的配合是核心问题，方案在一定程度上突破了电力电子器件的限制，为溅射电源设计提供了新的方案。 根据总体方案，详细论述了主电路的拓扑选择、功率器件的选择、磁性器件的设计、缓冲电路的选择、控制电路和驱动电路的设计。在比较了各种拓扑优缺点之后，根据电源指标要求，选择了全桥电路作为负向调压系统的DC/DC变换拓扑，正激电路作为正向调压系统的DC/DC变换拓扑，逆变倍频系统也采用全桥逆变，副边采用可控整流。由于对频率有较高要求，功率开关管全部采用功率MOSFET。讨论了中高频下Miller效应对功率开关管驱动的影响及其解决方案，还讨论了缓冲电路的作用及参数选择。 本文还从工程经验上详细描述了电源调试中出现的问题和如何解决这些问题的详细过程。通过示波器检测驱动信号实时波形，验证了Miller效应的影响。通过检测负载电压和电流波形、电源在功能上达到了设计指标。 实际用于磁控溅射实验，与RF、DC溅射进行比较，验证了脉冲溅射的优势和电源的实用性，此电源可作为实验室磁控溅射试验电源。 关键词：脉冲磁控溅射；高频脉冲电源；逆变倍频；Miller效应
符号（ZDK ），开始时，自 动调宽电位器顺时针开到 最大。在保护点范围内，逐 渐开大内调宽电位器并逐 渐关小自动调宽电位器，直 至， 调宽电位器最大，自动 调宽电位器小到一定程度， 以达到额定电流为度。 符号（TK ）正时针 宽度大 （总电流大）反时针宽度 小（总电流小）当电流过 大，电路保护时，关机， 将宽度电位器略微调小， 开机。配合自动调宽电位 器，自动调宽电位器逐渐 关小，宽度电位器逐渐开 大，直至最大（不超过额 定电流） 三龙臭氧电源调试 连接好的三龙臭氧电源经过细心调 试可以发挥它的最大潜能，做到长 期稳定的工作 1先认识四只电位器 频率调整电位器： 紧靠加密盒， 宽度微调电位器: 为1k_1.5k/1w 转柄电位器固定在 符号⑴，正时针频率高， 反时针频率低，总电流 为最大值时，频率为最 佳点，此时，声音最小。 如果总电流超过额定 值，用ZDK 调到额定自 值。 机壳面板上,调整电路时,首先把他 正时针开到最大值。 调宽电位器： 为10k 实芯电位器，离高压包较近。 固定在电路板上。 宽度调整电位器: 为4.7k 实芯电位器。固定在电路板 故障保护电位器：为200欧姆实芯电位 器。固定在电路板上。
将自动调宽电位器（ZDK）和挂长 勺手动电位器正时针调到最大，调宽 1器（TK）反时针调到最小。 开启电源，此时，电流表指示应远 小于电路工作正常值。细心听取，应该 有发生器工作时所固有的沙沙声或高压包的 轻微叫声。否则，应检查电路连接。检查电 路连接时应首先关掉电源。 2调整过程: A试运行。检查电路连接确实无误，在 交流输入端，一定要串联匹配的电流 交流电流表一定 要用磁电式 水路连接完好,并且水路中应有水在流动,确保 调试过程中功率管散热良好。 B正常工作电流的调整。宽度电位器 （TK 4.7k ）徐徐开大，当电流达到额定植 的一半时（2.5kw,5kw,10kw 则应该在额定 值的1 /3时）调整频率，方法是：不论正时 针或是反时针调整频率电位器，使电流增至最 大，暂时锁定频率电位器。 再徐徐开大宽度电位器（TK 4.7k ）使 电流表指针达到额定值，调节频率电位器 （f）,不论正时针或反时针，使电流值达到最 大，超过额定植用自动限宽电位器（ZDK）拉 回到额定值。如果是2.5Kw,5kw,10kw 应该 分三次调整频率，第二次应该在额定电流的2 ／3 处进行。 调整频率的目的是在寻找负载回路的谐振 符号（BH ）开始反时针放到最小 值，逐渐开大调宽电位器，使岀现 保护。正时针调大线的保护电位 器30度角，重启。 再调大宽度，再调大保护3电位 度角，再重启。直至保护点为额定 电流值的1.2倍。
一、高频电源在电除尘前电场的应用 电除尘前电场的粉尘浓度大，且粉尘空间分布均匀，所以前电场主要作用就是收集粒径较大的颗粒，因此烟气电离越充分，，收尘越好。 根据除尘效率公式(多依奇公式)：η=1-e-Aω/Q 其中：η为电除尘器的效率；A为电除尘器的比收尘面积；ω为带电粒子在电场中的趋进速度；Q为电除尘器的处理烟气量，电除尘中Q值，A值是既定的，所以只能通过改变驱进速度ω来提高电除尘的除尘效率。 驱进速度ω的公式：ω=0.11aE2/η 式中：a为带电粒子的粒径，E为场强；η为含尘烟气的粘度，所以只有提高粉尘荷电量或提高前电场电压才能提高驱进速度。 高频电源是通过整流桥把三项交流整流成直流，通过IGBT逆变和LC振荡，变成高频交流，再经整流变压器升压整流后，形成高频窄脉冲电流送到除尘器，负载运行时，高频起晕电压平均值和峰值一样高，有利于二次电流的提高，电晕功率增大，电场内粉尘的荷电能力也就增加了。 当使用间隙供电时，其脉冲宽度更窄，频率范围更大，可以有效抑制反电晕，提高除尘效率。 二、脉冲电源在电除尘末电场的应用 末电场粉尘颗粒小，质量轻，高频电源和公平的供电特性无法使其有效荷电，电场强度上不去，采用脉冲MPS脉冲电源技术，使用短宽度的脉冲施加高脉冲电压所产生的电场很稳定，而且不会产生反电晕，微妙级脉冲电源使细微粉尘荷电更好，径粒在10um附件颗粒物，电量从34有效提高到67，且脉冲电源对粒子的驱尽速度快，所以脉冲电源对用在末电场的效果是非常显著的。 脉冲电源的高电压、低电流也是非常节能的。 三、结论：高频电源和脉冲都是新技术，根据各电场灰的情况和特性，前边电场用高 频，末电场用脉冲的组合是合理的。 导电滤槽的弊端：对于后面电场增加导电滤槽，经过参考多个项目使用效果， 安装导电滤槽后，开始效果比较不错，运行一段时间后，滤槽就会出现严重积灰，槽孔堵死，尤其用顶部电磁振打，下半部分的灰根本无法清楚，导致烟气流场不均，末电场运行不是很稳定。而且滤槽距离出口最近，所以振打滤槽时，二次扬尘很大，尤其电磁振打一个一个打过去，会造成出口粉尘排放连续性超标。
静电除尘器高频电源 各类高压电源的性能对比与脉冲高频电源简介 概述 在饱受雾霾之苦的今天。随着我国对环境保护的日益重视，燃煤电厂的污染排放受到人们的关注，国家和地方环保部门对燃煤电厂污染物的排放和总量有了较严格的控制，并且排放标准逐年升高。这就迫使企业对现有的静电除尘器设备进行不断的升级和改造。但是现有的问题是，很多企业的静电除尘器在当初设计时没有考虑到未来的排放标准会如此苛刻，导致一批静电除尘器在今天的环保标准下排放超标。而在静电除尘器升级改造中，增加电场又没有足够的场地，用袋式除尘器又担心后期的维护成本。所以提高静电除尘器高压电源的供电技术，才是解决这个问题最有效的捷径。下面我们就通过粉尘的荷电机理与电源工作原理来论证一款由中国自主研发的新型静电除尘器高压电源——脉冲高频电源。
一、静电除尘器高压电源发展的三个阶段： 第一阶段：工频电源 1、恒流源：单相交流380V输入,变压器分档调幅调压，高压硅堆整流输出。输 出 频率100Hz。 二次电压输出波形：纹波较大的直流（DC）电压波形。 2、单相可控硅电源：单相交流380V输入，可控硅调相调压，高压整流变压器输 出。输出频率100Hz。 二次电压输出波形：纹波较大的直流（DC）电压波形。 3、三相可控硅电源：三相交流380V输入，可控硅调相调压，高压整流变压器输 出。输出频率300Hz。 二次电压输出波形：纹波较小的直流（DC）电压波形。 第二阶段：高频电源 1、按输出频率可分为：10 kHz、20 kHz、50 kHz。 2、按调压方式可分为：调频高频电源、调幅高频电源。 三相交流380V输入，可控硅/二极管调相调压，IGBT全桥逆变经高压整流变压器输出。输出频率10 kHz、20 kHz、50kHz。 二次电压输出波形：基本上纯直流的（DC）电压波形。 第三阶段：工频基波脉冲电源 工频基波脉冲电源：由两组独立电源组成即基波电源和脉冲电源。基波频率300Hz，脉冲频率100pps，脉冲宽度75μs； 第四阶段：脉冲高频电源： 由多组独立高频电源叠加组成。基波频率10～50 kHz，双脉冲频率1～10000 pps，脉冲宽度8μs；脉冲电源输入电压: 三相交流380V。 二次电压输出波形：直流（DC）电压波形叠加脉冲（PULSE）电压波形。即直流叠加脉冲（DC+PULSE）电压波形。
静电除尘的新型高压直流电源的组成及原理 电源由直流发生器(额定输出100 kV) 和脉冲电压发生器(20 kHz < f < 40 kHz ,输出峰值为10 kV) 组成。脉冲电压发生器的输出电压经隔直电容后和直流发生器的直流输出电压相叠加,使输出电压运行在闪烁包络线以下,同时输出电压平均值较高,保证了除尘效果。系统组成框图如图1 所示。 输入滤波电路将电网存在的杂波过滤掉,同时也阻碍电源产生的杂波反馈到公共电网。市电经全桥整流并滤波后变为较平滑的直流电,再经逆变器变为高频交流电,这是该电源的核心部分,频率越高,电源体积、重量与输出功率之比越小,但由于回路参数、元器件、成本、干扰、功耗等多种因素的影响,当功率较大时,频率一般选择在20～40 kHz ,电源工作频率约为37 kHz。采用集成电路CA3525 ,提供可控的驱动信号,使输出电压、电流值变为可控。高频变压器的设计是电源的难点,由于频率的升高,分布容抗变得很小,所以必须考虑足够的绝缘距离,同时原、副边匝数、回路参数与频率也必须调节到最优运行点,才能保证高频变压器工作在B - H 的线性区,保证变压器原、副边的波形。
通过调节设定电压值和电流值,可以调节直流发生器的输出电压,使它低于闪烁电压,调节脉冲电压发生器的输出电流,使它稍小于闪烁时的电流。因此系统通过反馈电压来使直流输出电压恒定,通过比较设定电流值与反馈电流值来调节输出电流。用户可根据不同情况设定,扩大电源的使用范围。 图2 中选用2 个IGBT模块作为开关型全桥直-交变逆变器,每个IGBT 模块中的2 个功率管分别由输出的2 个相位差180°的驱动信号,经光电隔离后进 行门极驱动。逆变电路工作在PWM控制方式。当G信号变为高电平时,高频变压器的两端直接接到直流电压两端,当H信号为高电平时,高频变压器的两端反相接到直流电压两端,因此,改变驱动信号的占空比将改变输出交流电压的脉冲宽度及有效值。当驱动信号占空比为0. 5 时,输出电压中的基波分量最大,幅值为U01 = 4Ud/π(Ud 为直流电压峰值) 。 脉宽可调的控制方式的主要优点为逆变器通过脉宽调制即可调节输出功率,并且逆变器工作在较高频率时,其产生的开关损耗较小,这在功率大的应用场合是很重要的。当输出电流大于设定值时,驱动脉冲信号变窄,从而使输出功率变小,输出电压、电流随之减小,通过调节脉冲宽度控制直流高压发生器的输出电压值,达到使之小于闪烁电压的目的。 电源采用CW3525A 产生逆变所需的驱动信号,CW3525A 增加了欠压锁定、软启动等电路,其输出采用图腾柱输出结构,可以更快的关断。 脉冲电压发生器工作在恒流工作方式,电流反馈端(电流已转换为电压信号) 输入到误差比较放大器的反相端IN- 与误差比较放大器的同相端IN+ 的设定电压值作比较, IN+ 和IN- 电压经CW3525A 内的误差放大器比较放大后输出小于6 V 的电压,这时将该电压和峰值为6 V 的三角波进行比较,就可以根据IN- 的反馈电流幅值输出不同占空比的驱动信号,对不同的尘埃情况都能工作在恒流方式下。当发生火花放电时,直流高压发生器通过测量电源输出电流值,利用微处理器调节电压设定值,降低直流高压发生器的输出电压,使火花放电消失,当除尘实际电流值小于设定电流值时,微处理器增加电压设定值,使直流高压发生器的输出电压增加。 3 实验结果 当直流高压发生器的高频电源变压器输出电压为15 kV 时,变压器副边输出电压如图3 所示。实际电压幅值约为50 V 乘以分压比,脉冲周期恒定为27μs ,脉宽可调。提高占空比,输出功率增加,输出电压增加。波形顶部的振荡是由变压器的分布参数所致。脉冲高压发生器的高频电源变压器输出电压 幅值为10 kV ,其脉宽可调,波形与上述波形相似。除尘电源输出电压波形如图4 所示,它是直流高压叠加脉宽变化的高频脉冲电压,直流高压由用户根据除尘要求设定为低于最低闪烁电压以下,直流高压根据除尘环境变化输出电压,设定值由微处理器控制调整变化。而脉冲电压发生器由用户设定跟踪除尘电流,以使两电压叠加后,接近闪烁电压运行。
高压脉冲发生器通常有五种方式可以实现： （1）Marx型，其原理图如图1.11所示，工作原理可以简单地概括为“电容器并联充电，串联放电”，即n个电容器对一个电压值为V0的直流电源进行并联充电，串联放电后，在负载上产生一定脉宽、电压幅值为nV0的高压脉冲。Baek等于2007年设计了一套输出为20kV/300A、脉宽为5μs的Marx型高压脉冲发生器。 （2）脉冲升压型，其原理如图1.12所示，这种类型的的发生器是将一个直流电压先经过逆变电路变为双极性的方波，再通过一个脉冲升压器提高电压等级。采用这种方法设计高压脉冲发生器的研究机构比较多，其中美国俄亥俄州立大学的Zhang等在2000年利用该原理搭建了一台输出电压为12kV的高压脉冲发生器，先将1000V的直流电经逆变电路转化为1000V 的双极性方波脉冲，再通过一个变比为1:12的脉冲变压器将电压升至12kV。另外，Alkhafaji 等在2007年也设计一台脉冲升压型结构的高压脉冲发生器，最后输出脉冲幅值30kV、脉宽2.5μs、频率200Hz的高压脉冲发生器。同样地，Rocher等在2010年也根据脉冲升压型的原理设计了一台脉冲幅值为15kV、频率为250~300kHz的高压脉冲发生器。 （3）固态开关串联型，其原理图如图1.13所示，系统一般由高压直流电源、储能电容、固态开关的串、并联模块和负载组成，通过控制串并联开关的导通与关断，可在负载上得到高压脉冲。Prins等于2001年利用IGBT串联技术搭建了一台电压幅值为30kV、电流200A、脉宽在0~99μs可调、频率为1kHz的双极性方波脉冲发生器。在中国，工程物理研究所的孔甘银等研制了电压等级为10kV的固态开关串联型高压脉冲电源。
电除尘电源的第三个里程碑连成环保EPP-Ⅱ型高压脉冲电源的研发及应用
电除尘器在我国已有30年以上的历史，自然作为电除尘器的重要部分--高压电源也已经走过30多年的历程了。在这三十多年中,电除尘器电源有单相工频可控整流电源、工频恒流电源、三相可控整流电源、中频电源、调频式高频电源和调幅式高频电源及脉冲电源等多种形式。 但是从研发和应用的广度和深度来看,从1985年至2000年主要是工频电源,这是第一个里程碑; 2001 年至2015年主要是第二个里程碑--高频电源;从现在开始,电除尘器高压电源已经步入了第三个里程碑一脉冲电源。估计再过十年或十五年，脉冲电源也会如今天的高频电源一样，得到大家的认可和广泛的应用，到2030年新建电除尘器选择电源时，人们就不会考虑工频电源，很少考虑高频电源，而是更多地考虑脉冲电源了。 高压脉冲电源 高压脉冲电源主要由采用移相ZVT-PWM控制技术的全桥逆变电路和多个相互独立的低压固体开关式脉冲形成单元组成，以DSP为控制核心，以窄脉冲（100us及以下）电压波形输出为基本工作方式。在不降低或提高除尘器运行峰值电压的情况下，通过改变脉冲重复频率调节电晕电流，以抑制反电晕的发生，使电除尘器在收集高比电阻粉尘时有更高的收尘效率。 常见的脉冲供电装置有三种类型 第一种是高压脉冲电源装置使用火花间隙产生脉冲这种方法装置简单、费用较低，但要求有高精度的维护水平；其脉冲宽度在微秒量级或更窄工作峰值电压比常规电源提高较显著但目前功率容量相对较小。第二种是采用贮能式原理，由半导体开关、贮能电容、脉冲变压器漏感和电除尘器电容组成串联谐振电路产生高压脉冲，在脉冲期间未被电除尘器耗用的脉冲能量通过反馈二极管回送到贮能电容贮存起来，以供下一个脉冲使用，具有显著节能的优点。第三种是多脉冲供电装置。其特点是基础直流电压和叠加的脉冲都取自同一个特殊的变压整流器，所产生的脉冲是每间隔3ms~100ms发出50us~100us宽的短脉冲群。 目前，第二种类型的高压脉冲电源装置由于除尘效果及综合性能更加显著，应用场合更普遍；其电源装置随着半导体器件技术、脉冲电容技术和电压电流快速检测技术以及数字信号处理技术的进步，其可靠性得到了显著提高；目前浙江连成环保科技有限公司新研发并投入使用的的EPP-Ⅱ型高压脉冲电源是目前除尘器电源技术的一个新的亮点。其电源输出的高压脉冲的
基于SG3525的3KW逆变电源设计 作者姓名：潘传义电子信息工程一班 指导教师：王生德 本电路利用48V直流蓄电池，可为后端提供3KW，2000V的高压直流电源。本电路设计的初衷是为电子捕鱼器后端产生脉冲波提供2000V直流电压。 本文对开关电源常用的电力电子器件做了简单介绍，重点介绍了 SG3525芯片的内部结构及其特性和工作原理，介绍了开关管MOSFET 的工作原理和开关动态特性等。设计了一款基于SG3525的推挽式DC-DC开关电源，提供高达2000V的直流电压。给出了系统的电路设计方法以及主要电路模块的原理分析和参数计算，特别是对开关电源高频变压器的设计给出了详尽的原理分析和各个参数的详细计算。 本电路采用推挽式开关变换，利用SG3525作为主要的控制芯片，产生两路互补的PWM方波脉冲控制开关管的通断。为提高PWM脉冲的驱动能力，加入桥式功率放大电路。滤波整流电路则采用桥式整流，RC滤波电路。另外，开关管工作频率高达25kHz，为此设计了RCD缓冲电路。考虑到电路环境的复杂性以及元器件的误差，电路在设计时对部分参数留有较大余量。 本电路的不同之处在于：采用两组相同的推挽变换电路且输出串联的设计，对变压器和整流滤波电路进行了有效的分压。产生高电压的同时，并没有大幅提高元器件的耐压要求，从而降低了对各种电力电子器件参数的要求。因而也使得电路的稳定性和可靠性更高。
本电路实现了从直流48V电压逆变到2000V直流电压的DC-DC变换供后续电路使用。本电路技术指标为：1）输入电压：蓄电池提供直流48V；2）输出电压：额定直流2000V；3）输出功率：最大3000W；4）输出波纹：无特殊要求，因此无需稳压电路。该系统工作过程：第一阶段：48V直流输入电压Ui经推挽电路变换成高频交流方波电压； 第二阶段：产生的交流方波电压经整流滤波电路分别产生1000V 直流电压，串联后实现2000V直流输出。 实验结果表明，该电源具有效率高，输出有效电压满足设计要求且运行可靠等优点。
静电除尘器脉冲高频电源 各类高压电源的性能对比与脉冲高频电源简介 概述 在饱受雾霾之苦的今天。随着我国对环境保护的日益重视，燃煤电厂的污染排放受到人们的关注，国家和地方环保部门对燃煤电厂污染物的排放和总量有了较严格的控制，并且排放标准逐年升高。这就迫使企业对现有的静电除尘器设备进行不断的升级和改造。但是现有的问题是，很多企业的静电除尘器在当初设计时没有考虑到未来的排放标准会如此苛刻，导致一批静电除尘器在今天的环保标准下排放超标。而在静电除尘器升级改造中，增加电场又没有足够的场地，用袋式除尘器又担心后期的维护成本。所以提高静电除尘器高压电源的供电技术，才是解决这个问题最有效的捷径。下面我们就通过粉尘的荷电机理与电源工作原理来论证一款由中国自主研发的新型静电除尘器高压电源——脉冲高频电源。
一、静电除尘器高压电源发展的三个阶段： 第一阶段：工频电源 1、恒流源：单相交流380V输入,变压器分档调幅调压，高压硅堆整流输出。输 出 频率100Hz。 二次电压输出波形：纹波较大的直流（DC）电压波形。 2、单相可控硅电源：单相交流380V输入，可控硅调相调压，高压整流变压器输 出。输出频率100Hz。 二次电压输出波形：纹波较大的直流（DC）电压波形。 3、三相可控硅电源：三相交流380V输入，可控硅调相调压，高压整流变压器输 出。输出频率300Hz。 二次电压输出波形：纹波较小的直流（DC）电压波形。 第二阶段：高频电源 1、按输出频率可分为：10 kHz、20 kHz、50 kHz。 2、按调压方式可分为：调频高频电源、调幅高频电源。 三相交流380V输入，可控硅/二极管调相调压，IGBT全桥逆变经高压整流变压器输出。输出频率10 kHz、20 kHz、50kHz。 二次电压输出波形：基本上纯直流的（DC）电压波形。 第三阶段：工频基波脉冲电源 工频基波脉冲电源：由两组独立电源组成即基波电源和脉冲电源。基波频率300Hz，脉冲频率100pps，脉冲宽度75μs； 第四阶段：脉冲高频电源： 由多组独立高频电源叠加组成。基波频率10～50 kHz，双脉冲频率1～10000 pps，脉冲宽度8μs；脉冲电源输入电压: 三相交流380V。 二次电压输出波形：直流（DC）电压波形叠加脉冲（PULSE）电压波形。即直流叠加脉冲（DC+PULSE）电压波形。
图解脉冲高压电源的实现方法 发布:2011-05-26 | 作者: | 来源: zhanghuadong | 查看:353次 | 用户关注： 最近接触了一些使用脉冲电源的朋友，发现他们在需要方波输出的时候，使用全桥加变压器，次级直接输出方波。个人觉得这种方式存在很大的缺陷，比如初级的振荡会传到次级，使输出波形很差；调节输出占空比比较困难；当频率比较低时变压器更难设计，体积也会变得很大；对于短路的抵抗力也相当差。使用高压开关可以完全解决以上问题。使用一个直流电源，加上一个开关，通过控制开关的导通与关断来实现脉冲输出。这种开关通过简 最近接触了一些使用脉冲电源的朋友，发现他们在需要方波输出的时候，使用全桥加变压器，次级直接输出方波。个人觉得这种方式存在很大的缺陷，比如初级的振荡会传到次级，使输出波形很差；调节输出占空比比较困难；当频率比较低时变压器更难设计，体积也会变得很大；对于短路的抵抗力也相当差。 使用高压开关可以完全解决以上问题。使用一个直流电源，加上一个开关，通过控制开关的导通与关断来实现脉冲输出。这种开关通过简单的电路，将MOS 管或IGBT串联，通过低感且较小的布局，实现任意频率任意脉宽的开关，且寿命长，易维修。 开关由大量的MOSFET或IGBT通过串联、并联，并通过紧凑、低感的布局组成的，体积小，性能好。自身包含驱动电路，是一个小体积的组件，具有极高的可靠性和优异的开关性能（包括低的导通阻抗，高的截止阻抗，纳秒量级的控制传输延时和百纳秒量级的开启和关断时间）。同时控制驱动电路和开关电路的全隔离，保证了开关即可以用于高端开关，也可以用于低端开关，还可以用于两个高压开关组成的推挽电路。开关的使用也是极其简单的，只要提供一个5V的供电和TTL的开关控制信号，开关即可以工作在固定的脉宽下，也可以工作在可变的脉宽下。所选用器件均为常用器件，成本低。高压开关可以通过系列化的生产，具有极宽的负载电压和电流范围。 同时控制驱动电路和开关电路的全隔离，保证了开关即可以用于高端开关，也可以用于低端开关，还可以用于两个高压开关组成的推挽电路。开关的使用也是极其简单的，只要提供一个5V的供电和TTL的开关控制信号，开关即可以工作在固定的脉宽下，也可以工作在可变的脉宽下。所选用器件均为常用器件，成本低。高压开关可以通过系列化的生产，具有极宽的负载电压和电流范围。 总体图如下所示：
电子枪高压脉冲电源 用 户 手 册 2011年8月
一、主要技术指标： 1. 输入：AC220V/50Hz； 2. 输出脉冲峰值电压：30kV(0-30kv可调)【负高压输出】； 3. 输出脉冲峰值电流：300mA(max)； 4. 输出脉冲宽度：2.0uS—6.0uS可调， 5. 脉冲平顶度(5%-95%脉宽)<1%； 6. 输出脉冲稳定度<1%（4小时内）； 7. 脉冲前沿<200nS； 8. 输出脉冲重复频率：25—50Hz，可调； 9. 脉冲电源输出采用一根1m长的高压电缆直接输出； 10. 电子枪灯丝电源：初次级隔离电压30kV，输出电压AC0-7.5V，电流AC0-50A, 调节初级输入电压, 可使输出电压连续可调, 电源输出采用一根1m 长的高压电缆直接输出； 二、电源电路框图 MARX组件（11节） 开关驱动电路取样，测量 直流高压电源 负载 控制、保护电路 三、外部接口 XS1：脉冲电压监测； XS2：脉冲电流监测； XS3：外同步触发信号输入； XS5：AC220V/50Hz电源输入； XS4：外部连锁 端子号连锁信号连锁关系备注 1 外部连锁1 连锁直流高压外部触点闭合电源正常，反之连
2 外部连锁1 锁高压，使高压输出为零 3 外部连锁2 连锁直流高压外部触点闭合电源正常，反之连锁高压，使高压输出为零 4 外部连锁2 5 外部连锁3 连锁灯丝外部触点闭合电源正常，反之连锁灯丝输出，使输出为零 6 外部连锁3 7 远控触发控制1 触发信号 外部触点闭合且面板触发控制选择开关置于“遥控”位置，触发脉冲输出正常，反之无脉冲输 出。 8 远控触发控制2 高压电缆：高压输出； 接线端子：接地 四、电源保护功能简介 本电源具有灯丝过流、灯丝欠流、高压过压和高压过流保护功能。 当正常开启电源后，如果出现灯丝欠流、高压过压和输出过流中任何一种故障均会自动切断电源的高压输出；如果出现灯丝过流故障，会自动切断灯丝输出，然后因为灯丝欠流故障同时切断高压输出，最大程度保护设备和人身安全。 高压过压、高压过流和灯丝过流均有故障锁存功能，只有在故障排除以后，复位后才正常。 灯丝欠流不具有故障锁存功能，只有实时连锁和显示。 以上四种保护在面板均有对应指示。 五、开关机流程及注意事项 1，确保外部连锁和供电电源正常； 2，检查面板上两个调压器旋钮是否都在“0”位？确认处于“0”位,； 3，开启面板“电源”按钮，电源指示灯亮； 4，检查面板有无故障指示灯亮（灯丝欠流除外），有故障则按面板“复位”按钮，消除开机随机故障；此时灯丝欠流指示应该是红灯亮； 5，缓慢调节灯丝调压器旋钮，直至输出额定值（面板上电表指示灯丝的初级电压、电流值，可以作为参考，用于观测和检查灯丝的工作状态），在调节过程中欠流指示灯会自动熄灭； 6，正常后面板高压指示灯显示绿色，代表可以正常加高压； 7，等待灯丝稳定，如果在加灯丝的过程中出现灯丝过流现象，会自动切断灯丝输出，此时应该把调压器调到“0”，复位后再缓慢调节灯丝调压器旋钮。 8，确认需要加高压时，缓慢调节高压调节调压器旋钮，直至输出到额定高压。 如果在加高压过程中出现高压过压和高压过流现象，会自动切断高压输出，此时应该把调压器调到“0”，复位后再缓慢调节高压调压器旋钮。 9，在使用本地触发时，先将“触发控制”选择开关置于“本地”位置，然后按下“本地触发”按钮，有正常的脉冲高压输出。在使用遥控触发时需将“触
1．绪论 1.1论文的研究背景 电源设备用以实现电能变换和功率传递，是一种技术含量高、知识面宽、更新换代快的产品。现今已广泛应用到工业、能源、交通、运输、信息、航空、航天、航运、国防、教育、文化等领域。在信息时代，上述各行各业都在迅猛地发展，发展的同时又对电源产业提出了更多更高的要求。显然，电源技术的发展将带动相关技术的发展，而相关技术的发展反过来又推动了电源产业的发展。当前在电源产业，占主导地位的产品有各种线性稳压电源、通讯用的AC／Dc开关电源、DC／DC开关电源、交流变频调速电源、电解电镀电源、高频逆变式整流焊接电源、中频感应加热电源、电力操作电源、正弦波逆变电源、大功率高频高压直流稳压电源、绿色照明电源、化学电源、UPS、可靠高效低污染的光伏逆变电源、风光互补型电源等。而与电源相关的技术有高频变换技术、功率转换技术、数字化控制技术、全谐振高频软开关变换技术、同步整流技术、高度智能化技术、电磁兼容技术、功率因数校正技术、保护技术、并联均流控制技术、脉宽调制技术、变频调速技术、智能监测技术、智能化充电技术、微机控制技术、集成化技术、网络技术、各种形式的驱动技术和先进的工艺技术。 1.2脉冲电源的特点及发展动态 脉冲电源是各种电源设备中比较特殊的一种，顾名思义，它的电压或电流波形为脉冲状。按脉冲电源的输出特性分类，有高频、低频、单向、双向、高压、低压等不同的分类，具体选择怎样的输出电压、输出电流和开关频率，根据具体的应用场合而定。按脉冲波形分，有矩形波、三角波、梯形波、锯齿波等多种形式，如图1．1所示。 图1．1各种脉冲波形 由于矩形波具有较好的可控性和易操作性，所以这种波形的应用居多。究其
脉冲电源三相电源及恒流源的特点分析 近年来，随着国家对环保要求日益严格，电除尘器在工业大气治理方面发挥越来越大的作用，电除尘器电源技术也随之得到了迅猛发展，高压电源由单相工频电源、工频恒流源、三相工频电源、高频电源发展到现在的脉冲电源，每一种高压电源技术在不同时期电除尘器应用中都发挥了重要作用。但在电除尘器电源提效改造中使用恒流源、三相电源还是使用脉冲电源，一直存在着争议，本文结合电除尘器的工作原理将对这三种电源进行技术层面的比较分析，阐述三种电源在电除尘器应用中各自发挥的作用。 一、电除尘器原理简介及电源的重要作用 我国的工业电除尘技术是自上世纪七十年代开始发展，作为一种技术成熟、制作相对简单、运行维护费用低的工业烟气净化设备，长期以来在大气污染治理行业得到最普遍、最广泛的推广和应用。 电除尘器的工作原理主要包括“电离、荷电、捕集、清灰”四个过程。电除尘器用高压电源做为电离及荷电过程的关键设备，它的主要作用是通过向电场提供直流高压和直流电流，使进入电场的粉尘在荷电后被捕集到极板极线，从而达到清灰的目的。 电除尘器的除尘效率是考量电除尘器性能的最重要的指标，依奇-安德森效率公式，一直是电除尘器的设计公式，至今仍在应用。该公式揭示了驱进速度与除尘效率之间的关系： η=1-e-fω 式中：f (SCA)——A／Q的比值，称为比集尘面积(m2／m3／S)
A——收尘极板面积(m2) Q——烟气量(m3／S) ω——驱进速度(m／S) ω≈βV p V ai 式中：β—常数；V p—电压峰值；V ai—电压平均值；说明：ω∝V p×V ai 驱进速度ω，是电除尘器设计中的一个重要数据，与粒子半径、电场强度平方成正比，与气体黏度成反比。工程中实际的驱进速度称有效驱进速度，其物理意义不只是反映尘粒向极板运动的速度，而且包括诸如煤灰成分、二次扬尘、气流分布质量、电气条件、本体结构以及其他影响电除尘器性能的各种因素之和，它的大小可评价电除尘器对粉尘的收尘难易程度。驱进速度不仅与煤、飞灰成分有关（烟气成份、粉尘粒径、粉尘比电阻等），而且在很大程度上也依赖于电除尘电源技术。从电气角度而言，驱进速度取决于峰值电压和平均电压的乘积，还与有效的电晕电流相关。 二、工频恒流源 1 、工作原理 工频恒流源是通过LC变换器将输入的两相380V工频交流电转换为电流源，并通过交流接触器分级调流，然后通过工频单相整流变压器升压整流后转换成高压直流电入往电场。原理图如下图所示：
LCC串并联谐振充电高压脉冲电源设计 摘要：为了获取高重复频率、陡前沿高压脉冲电源，将LCC串并联谐振变换器用作高压脉冲发生器的充电电源。分析了LCC串并联谐振变换器在电流断续模式下的工作模态,给出了逆变器的参数设计原则。用PSIM对高压脉冲电源进行仿真分析和实验分析，并验证了设计思想的正确性。关键词：高压脉冲电源； LCC；谐振软开关；全桥逆变 采用MARX发生器获取陡前沿高压窄脉冲的电路较复杂，而且陡化前沿有许多设计和工艺上的困难；采用电感断路的方式容易获取高压脉冲输出，但对电感的充电必须迅速，而且储能时间不能过长，电源需具备较高的内阻和较大的功率，而断路开关是其发展的瓶颈。与电感储能装置相比，电容器的稳定且可重复的快速闭合开关要普及得多，电容器的能量保持时间远远大于电感储能装置，并且可以小电流充电降低对充电功率的要求。充电电源的高效率和小型化主要由充电电路决定，传统高压功率脉冲电源一般采用工频变压器升压，采用磁压缩开关或者旋转火花隙来获取高压脉冲，因而大都比较笨重，且获得的脉冲频率范围有限，其重复频率难以调节控制、脉冲波形不稳定、可靠性低、成本高。本文将LCC串并联谐振变换器作为高压脉冲电源的充电电源。LCC串并联谐振变换器结合了串联谐振变换器抗短路特性和并联谐振变换器抗开路特性的优点[1]，在输出电压、输出电流强烈变换的场合有着良好的特性和较高的变换效率。本文介绍了系统结构及LCC充电电路原理，以及采用通过仿真软件PSIM对LCC充电过程和发生器放电输出进行的仿真分析。1 LCC谐振变换充电高压脉冲电源系统结构1.1 电源主电路结构和工作原理电路由工频整流滤波、功率因数校正电路PFC(Power Factory Correction)、LCC谐振变换器、高频整流、电容充电储能、电感缓冲隔离、IGBT全桥逆变及脉冲升压变压器等单元构成。电路工作过程：220 V交流通过整流滤波和PFC校正得到输出连续可调的直流，通过LCC串并联谐振逆变经高频升压后向储能电容C充电，经过IGBT全桥逆变拓扑结构实现双极性脉冲输出。系统结构。 图中，LCC串并联谐振变换器由4个功率开关管与谐振电感Lr、串联谐振电容Cs、并联谐振电容Cp组成，工作原理是：利用电感、电容等谐振元件的作用，使功率开关管的电流或电压波形变为正弦波、准正弦波或局部正弦波，这样能使功率开关管在零电压或零电流条件下导通或关断，减少开关管开通和关断时的损耗，同时提高开关频率、减小开关噪声、降低EMI干扰和开关应力。 (4)开关模态4[t3，t4] 在此开关模态中，所有开关管和二极管均关断，iLr为零，vCp保持不变。在t4时刻，开关管Q2、Q4零电流开通，开始另一半开关周期，重复工作过程开始。电路工作波形，设在t0时刻，谐振电感的初始电流为 1.3 高压脉冲形成电路 高压脉冲的形成是通过对前级产生的高电压（电流）进行开关控制从而输出脉冲，设计中在开关速度满足要求的情况下，采用IGBT串联形式，利用全桥逆变拓扑结构实现双极性脉冲输出[4]。,当开关Q5、Q7闭合，Q6、Q8断开时，输出电压为正；当开关Q6、Q8闭合，Q5、Q7断开时，输出电压为负，得到双极性的脉冲输出。改变两组开关的切换频率，即可改变输出交流电的频率，控制开关管的导通与关断时间即可调节输出脉冲的占空比，得到脉宽与频率均可调的双极性高压脉冲波。整个系统的控制由控制器和驱动电路来实现，主要完成LCC 谐振电路的输出电压调节、控制和全桥驱动及后级脉冲形成电路的变频变宽输出脉冲控制和IGBT同步触发等。采用的TMS320F2812开发板，内部集成了16路12位A/D转换器、2个事件管理器模块、1个高性能CPLD器件XC95144XL，可实现过压、过流保护在内的电源系统运
高频高压脉冲电絮凝专用电源High-frequency high-voltage pulse electric power dedicated flocculation 使 用 说 明 手 册 (Help Manual)
(一)概述 该电源在(原美国及台湾的电絮凝电源是采用了普通的可控硅电源,也就是常见的一个交流变直流的电解电源,能源利用效率≤ 70%)的基础上,自主研发的高科技产品,采用自主开发的微处理芯片,配备了优质的传感器,采用了国际上先进的西门子IGBT的模块,可实现频率可调,脉宽可调,过热过流保护,具有精确,可靠,能耗低利用效率≥95%以上!具有直观的操作界面,也可为客户配备高档的人机或工控机界面。（特殊场合可增加隔离变压器输入，来增加整机安全性及稳定性，特别适应感性、容性及特殊负载，负载测试和寿命试验可靠性高）。 (二)主要技术参数 1.输入电压(INPUT Volatge):AC0-400V±20% 50-60HZ 2.输出电压(OUTPUT Volatge):DC0-500V(可调) 3.输出电流(OUTPUT Amp:20-200A 4.输出频率(Operating frequency):800-35000HZ(可调) 5.换向周期(For the cycle):2S-600S(防止阳极钝化而设计的可调) 6.输出波形(OUT Waveform):纯方波 操做简单,人性化设计,接线方便,公司还开发了全隔离的电源,适合露天环境使用,更安全!公司和南京,苏州,昆山,大庆,浙江杭州,嘉善的多家环保公司合作,在浙江钱江摩托及晋亿实业等大型污水工程中使用,在铝材及电镀及线路板和等高含油等污水工程中使用,长期运行情况可靠无故障，性价比高！