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14KV—5KW高压电容充电电源
http://www.dykf.com  2009-3-10  电源开发网
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Abstract:  This article introduces a 14KV—5KW High Voltage Charging Power Supply for charging of high voltage capacitor. A kind of control ways and means was based on the analysis of the load. The result of simulation was supplied in final.

Keyword:high voltage capacitor、Charging Power Supply、simulation

1 引言
  
  该充电电源为某科研项目,要求充电电容为3000uF,电压范围4000V--14000V,充电精度AU=|30V+U* 2000ppm|,电源供电电压为380V/50Hz,能量变换器的工作频率f大于等于15KHz,能量变换器的最大输出功率大于等于5KVA,每次充电过程在1分钟内完成。

2 电源总体方案 
    
  由于高频大功率变换器开关频率大于15KHz,本方案采用开关频率为18KHz的硬开关方式。功率器件采用智能型IPM模块组成。为了减小分布参数引起的变压器的泄漏电流,将变压器分成3个变压器串联,这样每个变压器输出电压降小于5KV,同时也有利于后端的整流输出实现。控制器采用320F240电力变换与电机控制专用处理器。电源原理框图如图1:



3 输出电压与电流的检测

  用霍尔元件检测输出电流,电源输出的实际充电电流有波动,应多点值取平均。输出为直流高电压,可并联大电阻将电压量转化为电流量用霍尔元件测量。需要注意的是检测电路的高压隔离,本电源中将霍尔元件的磁环中加入绝缘陶管。

4 控制策略
    
  因为负载为大电容,电容两端电压变化比较平稳(充电电流稳定);所以仅需保证充电电流平稳。通过调节电源中逆变部分功率器件的触发脉冲宽度,合理选择输出滤波电感、电容值可使充电电流平稳。因此,控制策略为电源中逆变部分功率器件的触发脉冲宽度按时间递增,输出电流、电压的采样值主要用于保护和触发脉冲宽度的确定。
    
  由于本电源的负载为固定的大电容,属于定负载的电源;先进行亚博app下载苹果再通过多次实验可确定输出滤波电感、电容的最佳值、触发脉冲的初始宽度和触发脉冲的递增步长。320F240内核可工作在20MHz频率,其先进的结构使几乎所有的指令都可在50ns的单周期内完成。因此,它具有很强的数据处理能力和丰富的片内集成外设;其事件管理器模块具有12路比较/PWM通道,可方便的实现产生触发脉冲的算法。控制程序流程如图2:


5 亚博app下载苹果结果
  
  本电源使用了Matlab 6.0作为亚博app下载苹果工具,模型用Simulink和Power system工具箱中的模块搭建。由于大量电力电子模块的使用,亚博app下载苹果计算量大,导致亚博app下载苹果时间很长。图3给出了0到0.2秒的亚博app下载苹果输出波形;从中可以看出,充电电流经过瞬态过程稳定在0.7A左右,在60秒内完全可以将3000uF的电容充电到14KV。


6 结论

  由于本电源输出为大电容负载,采用按时间递增触发脉冲宽度为主,输出端电流和电压值作为参考的控制方式,可以满足性能要求。



参考文献:

1.现代电力电子技术基础;赵良炳,编著;清华大学出版社,2000。

2.直流开关电源的软开关技术;阮新波,严仰光,编著;科学出版社,2000。

3.MATLAB亚博app下载苹果应用详解;范影乐,扬胜天,李轶,编著;人民邮电出版社,2001。

4.全数字化高频高压充电电源;谢永刚, 徐至新, 钟和清;高电压技术,2000.10。

5.DSP控制器及其应用;章云,谢莉萍,熊红艳,编著;机械工业出版社,2001。
来源:《电源世界》  作者:祝海强 齐…  点击:  录入:admin
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