传统电压等级提升方式因为装置体积限制和稳定性的要求逐步表现出较多局限性,而现如今智能高压发生器由于开关电源技术等电力电子技术的发展摆脱了主要局限,从而具有了更便携更稳定的性能。高压发生器一般分为交流高压发生器、脉冲高压发生器和直流高压发生器。直流高压发生器应用较广,可作为绝缘强度测试、泄露电流试验、高压设备电源等,它是当下高压发生器研究的热点。在分析现今国内外对此技术的研究进程,设计了一套智能直流高压发生器,用电路原理分析的方法确定整体电路系统参数,且制作了电路实物模块并通过多次调试证明了其正确有效性,然后将电路模块组合成完整的电路系统,对其进行完备的智能升压控制技术验证。本设计智能化即实现系统频率跟踪和输出纹波的动态调控,沿袭目前相关技术热点,提出并设计了几项新方案,解决了技术上的一些难点,通过试验和实物验证,取得良好的效果。本文在技术更新上,包括以下几个方面:在电路系统前端用开关电源直接替代EMI滤波电路和整流电路,避免引入高频干扰并简化电路;采用带故障状态反馈和有源米勒钳位的MOS管驱动光耦芯片并结合DE类逆变电路,实现高频逆变,输出电压为高频方波;计及升压变压器的磁芯损耗与绕组损耗,运用AP法来确定磁芯参数和两侧绕组匝数,提升了传输效率;采用新型超快恢复二极管ES1K实现倍压整流;采用STM32和CPLD结合的方式,对逆变电路频率进行跟踪,实现纹波动态调控,并可实现软开关控制;自主设计了磁通门探头结合峰差解调电路,对输出电流进行高精度测量;采用电阻分压电路,并结合仪表运放和隔离运放实现对输出电压的测量;采用16位双通道ADC采集输出电流和电压信号,保证测量精度;软件算法可实现不同负载时电压纹波的一定范围内的动态调节。本设计的输出电压为2.4KV,输出电流为10mA,纹波系数小于0.5%。电流测量的准确度指标和电压测量的准确度指标分别为0.1%和0.5%。本文还利用Comsol仿真软件对自主设计的探头进行了电磁仿真,证明了用于电流测量的磁通门探头设计合理性。
