專利名稱:一種psm高壓電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本實(shí)用新型涉及高壓電源領(lǐng)域,尤其是一種PSM高壓電源。
背景技術(shù):
目前,在受控核聚變裝置中,低混雜波電流驅(qū)動系統(tǒng)、電子回旋加熱系統(tǒng)和中性束注入系統(tǒng)是有效的輔助加熱系統(tǒng),這些輔助加熱系統(tǒng)采用速調(diào)管、回旋管和離子源等設(shè)備,通過高功率微波和中性束注入對等離子進(jìn)行加熱和驅(qū)動。而PSM高壓電源組成的供電系統(tǒng)正是用來為速調(diào)管、回旋管和離子源等設(shè)備供電,且該類PSM高壓電源要求輸出電壓調(diào)節(jié)范圍較大,紋波以及調(diào)整精度較小,同時(shí)具有快速的開關(guān)響應(yīng)能力,一旦發(fā)生打火擊穿,要求能夠在幾微妙到幾十微妙內(nèi)切斷電源,能夠?qū)崿F(xiàn)電源的快速保護(hù),否則極易損壞速調(diào)管、回旋管和離子源等設(shè)備。PSM高壓電源是由一系列相同的直流脈沖電源串聯(lián),經(jīng)過一定的脈寬調(diào)制方式,在直流側(cè)形成高壓大功率脈沖電源。以往采用的PSM高壓電源,輸出紋波大,低電壓輸出時(shí)調(diào)整精度低,主回路保護(hù)器件多,成本高,笨重,不便于安裝使用。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種低成本、穩(wěn)定性強(qiáng)的PSM高壓電源。為實(shí)現(xiàn)上述目的,本實(shí)用新型采用了以下技術(shù)方案一種PSM高壓電源,包括用于接交流電輸入的軟啟動電路,其輸出端依次通過整流濾波電路、整流電壓采樣電路與主開關(guān)回路的輸入端相連,主開關(guān)回路的輸出端分別與負(fù)載、主回路掉電快速泄放電路以及輸出電壓米樣電路相連,輸出電壓米樣電路、整流電壓米樣電路的輸出端均與控制電路的輸入端相連,控制電路的輸出端分別與軟啟動電路、主開關(guān)回路的輸入端相連。由上述技術(shù)方案可知,本實(shí)用新型采用軟啟動電路,使主開關(guān)回路在上電瞬間更加穩(wěn)定可靠;在主開關(guān)回路掉電時(shí)使用主回路掉電快速泄放電路,確保掉電后的操作更加安全;控制電路使用CPLD進(jìn)行邏輯控制,使得電源的開關(guān)控制、故障反應(yīng)更加迅速,可靠。
圖I是本實(shí)用新型的電路框圖;圖2是本實(shí)用新型的電路原理圖。
具體實(shí)施方式
一種PSM高壓電源,包括用于接交流電輸入的軟啟動電路I,其輸出端依次通過整流濾波電路2、整流電壓采樣電路3與主開關(guān)回路4的輸入端相連,主開關(guān)回路4的輸出端分別與負(fù)載、主回路掉電快速泄放電路6以及輸出電壓米樣電路5相連,輸出電壓米樣電路5、整流電壓采樣電路3的輸出端均與控制電路7的輸入端相連,控制電路7的輸出端分別與軟啟動電路I、主開關(guān)回路4的輸入端相連。如圖I所示。[0010]如圖2所示,所述的軟啟動電路I由交流接觸器KM1、軟啟動電阻Rl以及軟啟動電容Cl組成,軟啟動電阻Rl與軟啟動電容Cl串聯(lián),軟啟動電阻Rl的另一端接交流接觸器KMl的第5引腳,軟啟動電容Cl的另一端接交流接觸器KMl的第6引腳,交流接觸器KMl的第3、4引腳相連,交流接觸器KMl的第5、I引腳分別通過熔斷器Fl、F2接交流電,交流接觸器KMl的第2、4、6引腳接整流濾波電路2的輸入端;所述的整流濾波電路2由三相整流橋VI、濾波電容C2和泄放電阻R13組成,三相整流橋Vl的第1、2、3引腳分別與交流接觸器KMl的第6、4、2引腳相連,三相整流橋Vl的第4、5引腳分別作為其正、負(fù)輸出端,濾波電容C2跨接在該輸出端上,泄放電阻Rl3并聯(lián)在濾波電容C2上。如圖2所示,所述的整流電壓采樣電路3由電阻R2、R3、R4和電容C3、C4、C5組成,電阻R2與電容C3并聯(lián),且其并聯(lián)端為第一、二并聯(lián)端;電阻R3與電容C4并聯(lián),且其并聯(lián)端為第三、四并聯(lián)端;電阻R4與電容C5并聯(lián),且其并聯(lián)端為第五、六并聯(lián)端;第一并聯(lián)端與整流濾波電路2的正輸出端相連,第二、三并聯(lián)端串聯(lián),第四、五并聯(lián)端串聯(lián),第六并聯(lián)端與整流濾波電路2的負(fù)輸出端相連,第五并聯(lián)端輸出采樣電壓VMl至控制電路7的輸入端。所述的電阻R2、R3為高壓電阻,所述的電容C3、C4為高壓電容。如圖2所示,所述的輸出電壓采樣電路5由電阻R6、R7、R8和電容C7、C8、C9組成,電阻R6與電容C7并聯(lián),且其并聯(lián)端為第一、二并聯(lián)端;電阻R7與電容C8并聯(lián),且其并聯(lián)端為第三、四并聯(lián)端;電阻R8與電容C9并聯(lián),且其并聯(lián)端為第五、六并聯(lián)端;第一并聯(lián)端與主開關(guān)回路4的負(fù)輸出端相連,第二、三并聯(lián)端串聯(lián),第四、五并聯(lián)端串聯(lián),第六并聯(lián)端與整流濾波電路2的負(fù)輸出端相連,第五并聯(lián)端輸出采樣電壓VM2至控制電路7的輸入端。所述的電阻R6、R7為高壓電阻,所述的電容C7、C8為高壓電容。如圖2所示,所述的負(fù)載為電阻R9,所述的主開關(guān)回路4包括開關(guān)管V5和續(xù)流二極管V6,續(xù)流二極管V6、電阻RlO均跨接在整流電壓采樣的輸出端上,開關(guān)管V5與整流電壓采樣的負(fù)輸出端相連,二極管V2與電阻RlO并聯(lián)后與電容C6串聯(lián)且跨接在開關(guān)管V5上,二極管V3與電阻Rll串聯(lián)后與限流電感LI并聯(lián),限流電感LI的一端與電阻RlO的一端相連,另一端輸出與負(fù)載電阻R9相連;所述的主回路掉電快速泄放電路6由電阻R12和可控娃V4組成,電阻R12的一端與主開關(guān)回路4的負(fù)輸出端相連,另一端與可控娃V4的陽極相連,可控硅V4的陰極接地,可控硅V4的控制極與電源掉電瞬間產(chǎn)生的脈沖電路相連。所述的開關(guān)管V5、續(xù)流二極管V6為同一個(gè)IGBT模塊的上、下半橋,該IGBT模塊的上半橋作為續(xù)流二極管V6,下半橋作為開關(guān)管V5 ;二極管V2、V3均為快恢復(fù)二極管。如圖2所示,所述的控制電路7由CPLD控制器、比較器、壓頻轉(zhuǎn)換電路和IGBT驅(qū)動電路組成,CPLD控制器的輸入端分別與輸出電壓采樣電路5的采樣電壓VM2輸出端、IGBT驅(qū)動電路的輸出端、比較器的輸出端相連,CPLD控制器的輸出端與IGBT驅(qū)動電路、故障信號輸出端相連;比較器的輸入端分別接整流電壓采樣電路3的采樣電壓VMl輸出端、基準(zhǔn)電壓Vref,比較器的輸出端分別與CPLD控制器的輸入端、壓頻轉(zhuǎn)換電路的輸入端相連,IGBT驅(qū)動電路的輸出端與主開關(guān)回路4的輸入端相連。也就是說,CPLD控制器的輸入端接收采樣電壓信號VM2、IGBT信號以及比較器的輸出信號VCOMP ;比較器的輸入端接收采樣電壓信號VMl、以及基準(zhǔn)電壓Vref ;壓頻轉(zhuǎn)換電路的頻率F將從頻率輸出端F-OUT端送出;IGBT驅(qū)動電路輸出的驅(qū)動信號與開關(guān)管V5的控制端相連。以下結(jié)合圖1、2對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明。[0016]本實(shí)施例為輸出電壓為750V,輸出電流為18A的PSM高壓電源,該電源由AC570V供電,輸出負(fù)載電阻R9的阻值為42 Q。當(dāng)電路開始工作時(shí),首先AC570V供電通過三相中的一相、軟啟動電路I的軟啟動電阻R1、軟啟動電容Cl、經(jīng)過三相整流橋Vl對整流濾波電路2中的電容C5進(jìn)行緩慢充電到DC550V左右,整流電壓采樣電路3輸出的采樣電壓VMl送到比較器的輸入端,比較器將采樣電壓VMl與基準(zhǔn)電壓Vref比較,比較后的結(jié)果VCOMP送給CPLD控制器,與此同時(shí),輸出電壓采樣電路輸出的采樣電壓VM2也送給CPLD控制器,當(dāng)電源模塊正常軟啟動后,若CPLD控制器沒有檢測到故障信號,則會發(fā)出控制信號使軟啟動電路I中的交流接觸器KMl吸合,然后AC570三相供電迅速經(jīng)過交流接觸器KMl并通過三相整流橋Vl對電容C5充電,電容C5兩端電壓瞬間有個(gè)躍變,從DC550V躍變到DC760V,主開關(guān)回路4正常工作。當(dāng)外部IGBT信號觸發(fā)設(shè)備開啟IGBT信號給CPLD控制器后,控制電路7會迅速將此信號送給IGBT模塊的下半橋——開關(guān)管V5使其導(dǎo)通。在開關(guān)管V5導(dǎo)通瞬間,整流濾波電路2的電容C5兩端的電壓會加在限流電感LI的兩端,由于限流電感LI的存在,主開關(guān)回路4導(dǎo)通后,回路電流會緩慢上升直到穩(wěn)定。當(dāng)關(guān)斷IGBT驅(qū)動電路時(shí),限流電感LI中的能量會通過自身吸收電路——二極管V3、電阻Rll進(jìn)行釋放,開關(guān)管V5在關(guān)斷瞬間會產(chǎn)生一個(gè)尖峰電壓,為了保護(hù)IGBT模塊的下半橋開關(guān)管V5,在開關(guān)管V5的兩端加了 RCD吸收電路,開關(guān)管V5在斷開時(shí),尖峰電壓會通過二極管V2,對電容C6進(jìn)行充電,在開關(guān)管V5導(dǎo)通時(shí),電容C6通過電阻R5以及導(dǎo)通的開關(guān)管V5進(jìn)行放電。在主開關(guān)回路4掉電時(shí),除了能夠通過并聯(lián)在電容C2兩端的電阻R13能夠放電以夕卜,另外還加了一個(gè)主回路掉電快速泄放電路6。當(dāng)主開關(guān)回路4掉電時(shí),會瞬間有一個(gè)觸發(fā)脈沖送給可控硅V4,然后可控硅V4導(dǎo)通,電容C2兩端的儲能會迅速通過電阻R12、可控硅V4進(jìn)行泄放??傊緦?shí)用型采用軟啟動電路1,使主開關(guān)回路4在上電瞬間更加穩(wěn)定可靠,采樣電壓均使用RC阻容采樣電路,開關(guān)管V5與續(xù)流二極管V6使用一個(gè)整體的IGBT模塊,更加經(jīng)濟(jì)實(shí)用。在主開關(guān)回路4掉電時(shí)使用主回路掉電快速泄放電路6,使得電源掉電后操作更加安全,在控制方面使用CPLD控制器進(jìn)行邏輯控制,使得電源的開關(guān)控制、故障反應(yīng)更加迅速,可靠。
權(quán)利要求1.一種PSM高壓電源,其特征在于包括用于接交流電輸入的軟啟動電路(I ),其輸出端依次通過整流濾波電路(2)、整流電壓采樣電路(3)與主開關(guān)回路(4)的輸入端相連,主開關(guān)回路(4)的輸出端分別與負(fù)載、主回路掉電快速泄放電路(6)以及輸出電壓采樣電路(5)相連,輸出電壓米樣電路(5)、整流電壓米樣電路(3)的輸出端均與控制電路(7)的輸入端相連,控制電路(7)的輸出端分別與軟啟動電路(I)、主開關(guān)回路(4)的輸入端相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的PSM高壓電源,其特征在于所述的軟啟動電路(I)由交流接觸器KMl、軟啟動電阻Rl以及軟啟動電容Cl組成,軟啟動電阻Rl與軟啟動電容Cl串聯(lián),軟啟動電阻Rl的另一端接交流接觸器KMl的第5引腳,軟啟動電容Cl的另一端接交流接觸器KMl的第6引腳,交流接觸器KMl的第3、4引腳相連,交流接觸器KMl的第5、1引腳分別通過熔斷器FI、F2接交流電,交流接觸器KMl的第2、4、6引腳接整流濾波電路(2)的輸入端;所述的整流濾波電路(2 )由三相整流橋VI、濾波電容C2和泄放電阻Rl3組成,三相整流橋Vl的第1、2、3引腳分別與交流接觸器KMl的第6、4、2引腳相連,三相整流橋Vl的第4、5引腳分別作為其正、負(fù)輸出端,濾波電容C2跨接在該輸出端上,泄放電阻R13并聯(lián)在濾波電容C2上。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的PSM高壓電源,其特征在于所述的整流電壓采樣電路(3)由電阻R2、R3、R4和電容C3、C4、C5組成,電阻R2與電容C3并聯(lián),且其并聯(lián)端為第一、二并聯(lián)端;電阻R3與電容C4并聯(lián),且其并聯(lián)端為第三、四并聯(lián)端;電阻R4與電容C5并聯(lián),且其并聯(lián)端為第五、六并聯(lián)端;第一并聯(lián)端與整流濾波電路(2)的正輸出端相連,第二、三并聯(lián)端串聯(lián),第四、五并聯(lián)端串聯(lián),第六并聯(lián)端與整流濾波電路(2)的負(fù)輸出端相連,第五并聯(lián)端輸出采樣電壓VMl至控制電路(7)的輸入端。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的PSM高壓電源,其特征在于所述的輸出電壓采樣電路(5)由電阻R6、R7、R8和電容C7、C8、C9組成,電阻R6與電容C7并聯(lián),且其并聯(lián)端為第一、二并聯(lián)端;電阻R7與電容C8并聯(lián),且其并聯(lián)端為第三、四并聯(lián)端;電阻R8與電容C9并聯(lián),且其并聯(lián)端為第五、六并聯(lián)端;第一并聯(lián)端與主開關(guān)回路(4)的負(fù)輸出端相連,第二、三并聯(lián)端串聯(lián),第四、五并聯(lián)端串聯(lián),第六并聯(lián)端與整流濾波電路(2)的負(fù)輸出端相連,第五并聯(lián)端輸出采樣電壓VM2至控制電路(7 )的輸入端。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的PSM高壓電源,其特征在于所述的負(fù)載為電阻R9,所述的主開關(guān)回路(4)包括開關(guān)管V5和續(xù)流二極管V6,續(xù)流二極管V6、電阻RlO均跨接在整流電壓米樣的輸出端上,開關(guān)管V5與整流電壓米樣的負(fù)輸出端相連,二極管V2與電阻RlO并聯(lián)后與電容C6串聯(lián)且跨接在開關(guān)管V5上,二極管V3與電阻Rll串聯(lián)后與限流電感LI并聯(lián),限流電感LI的一端與電阻RlO的一端相連,另一端輸出與負(fù)載電阻R9相連;所述的主回路掉電快速泄放電路(6)由電阻R12和可控硅V4組成,電阻R12的一端與主開關(guān)回路(4)的負(fù)輸出端相連,另一端與可控硅V4的陽極相連,可控硅V4的陰極接地,可控硅V4的控制極與電源掉電瞬間產(chǎn)生的脈沖電路相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的PSM高壓電源,其特征在于所述的控制電路(7)由CPLD控制器、比較器、壓頻轉(zhuǎn)換電路和IGBT驅(qū)動電路組成,CPLD控制器的輸入端分別與輸出電壓采樣電路(5)的采樣電壓VM2輸出端、IGBT驅(qū)動電路的輸出端、比較器的輸出端相連,CPLD控制器的輸出端與IGBT驅(qū)動電路、故障信號輸出端相連;比較器的輸入端分別接整流電壓采樣電路(3)的采樣電壓VMl輸出端、基準(zhǔn)電壓Vref,比較器的輸出端分別與CPLD控制器的輸入端、壓頻轉(zhuǎn)換電路的輸入端相連,IGBT驅(qū)動電路的輸出端與主開關(guān)回路(4)的輸入端相連。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的PSM高壓電源,其特征在于所述的電阻R2、R3為高壓電阻,所述的電容C3、C4為高壓電容。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的PSM高壓電源,其特征在于所述的電阻R6、R7為高壓電阻,所述的電容C7、C8為高壓電容。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的PSM高壓電源,其特征在于所述的開關(guān)管V5、續(xù)流二極管V6為同一個(gè)IGBT模塊的上、下半橋,該IGBT模塊的上半橋作為續(xù)流二極管V6,下半橋作為開關(guān)管V5 ;二極管V2、V3均為快恢復(fù)二極管。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種PSM高壓電源,包括用于接交流電輸入的軟啟動電路,其輸出端依次通過整流濾波電路、整流電壓采樣電路與主開關(guān)回路的輸入端相連,主開關(guān)回路的輸出端分別與負(fù)載、主回路掉電快速泄放電路以及輸出電壓采樣電路相連,輸出電壓采樣電路、整流電壓采樣電路的輸出端均與控制電路的輸入端相連,控制電路的輸出端分別與軟啟動電路、主開關(guān)回路的輸入端相連。本實(shí)用新型采用軟啟動電路,使主開關(guān)回路在上電瞬間更加穩(wěn)定可靠;在主開關(guān)回路掉電時(shí)使用主回路掉電快速泄放電路,確保掉電后的操作更加安全;控制電路使用CPLD進(jìn)行邏輯控制,使得電源的開關(guān)控制、故障反應(yīng)更加迅速,可靠。
文檔編號H02M1/32GK202818134SQ20122047468
公開日2013年3月20日 申請日期2012年9月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月18日
發(fā)明者楊榮, 李運(yùn)海 申請人:合肥雷科電子科技有限公司