一種串聯(lián)式高壓直流電源低紋波輸出方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種高壓電源控制領(lǐng)域，特別涉及一種串聯(lián)式高壓直流電源低紋波輸出方法。
【背景技術(shù)】
[0002]高壓直流電源在電子束真空蒸發(fā)鍍膜、半導(dǎo)體和難容金屬的電子束熔煉、電子束焊接等行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用，隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，電源已由傳統(tǒng)的可控硅電源過渡到開關(guān)電源，開關(guān)電源具有轉(zhuǎn)換效率高、功率因數(shù)高、耗費的銅、鐵等金屬少的優(yōu)勢。
[0003]但由于電子束加工行業(yè)對高壓直流電源的輸出穩(wěn)定度要求越來越高，同時對輸出電壓的紋波峰峰值的要求也越來越高，通常要求其紋波峰值小于1%;由于高壓電源的輸出電流通常不大，因此電感濾波對電子束用高壓電源的紋波作用非常小，主要采用電容濾波。但電子束行業(yè)用的高壓直流電源的負載通常為電子槍，大電容的存在，使得電子槍在使用過程中出現(xiàn)打火現(xiàn)象時的瞬時輸出功率過大，造成電子搶負載的損壞，因此，對高壓開關(guān)電源來說，采用電容濾波的傳統(tǒng)方式控制電壓紋波峰值是行不通的。
[0004]傳統(tǒng)的高壓電源結(jié)構(gòu)如圖1所示:輸入三相交流電后，經(jīng)整流、濾波后成直流電，4只開關(guān)管Ql、Q2、Q3和Q4組成全橋逆變器，脈沖控制模塊通過控制全橋逆變器4個開關(guān)管Q1-Q4的通斷，改變Q1-Q4的導(dǎo)通關(guān)斷時間比(即占空比)在AB兩點間就會形成以占空比受控制的高頻交變方波電壓U1，該電壓經(jīng)高頻高壓變壓器T變壓后，經(jīng)Do、Lo、Co (Do為輸出整流硅堆，Lo為輸出濾波電感，Co為濾波電容)整流后輸出至負載Ro。
[0005]而個別對電源輸出電壓要求高的應(yīng)用場合，如電子束熔煉時，單個如圖1所示的高壓電源結(jié)構(gòu)不能滿足要求，通常采用如圖2所示的串聯(lián)式高壓直流電源，即將圖1中的高壓電源結(jié)構(gòu)進行串聯(lián)，如串聯(lián)在一起的N個如圖1的高壓電源結(jié)構(gòu)輸出電壓分別為U1' U2、
U3.........υΝ，則，圖2所示的串聯(lián)式高壓直流電源輸出電壓U0為-Utl= U !+υ2+υ3.........Uno
同理，當(dāng)單個如圖1所示的N個高壓電源結(jié)構(gòu)輸出紋波峰值分別為Vpl、Vp2、Vp3.........Vpn時，
在同相控制脈沖的控制下，圖2所示的串聯(lián)式高壓直流電源輸出電壓的紋波峰值Vpp為V pp=Vpi+Vp2+Vp3.........Vpn，這就造成輸出電壓的紋波峰值過大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有串聯(lián)式高壓直流電源輸出電壓紋波峰值過大的問題，提供一種能有效降低輸出紋波峰值的串聯(lián)式高壓直流電源低紋波輸出方法:所述串聯(lián)式高壓直流電源包括N個串聯(lián)在一起的電源模塊；所述電源模塊為交直-交直電源模塊，所述交直-交直電源模塊中包含全橋逆變器模塊；所述全橋逆變器模塊均與脈沖控制模塊連接，所述脈沖控制模塊通過控制脈沖使所述N個電源模塊的輸出電壓具有相同的紋波周期Tp及相同的輸出頻率；所述N個電源模塊中，相鄰兩個電源模塊的控制脈沖之間具有時間差t (即相鄰兩個電源模塊的控制脈沖具有相位差，此時，不相鄰的電源模塊的控制脈沖可以有相位差，也可以為同相的)，所述時間差t小于所述電源模塊輸出電壓的紋波周期Tp (當(dāng)所述脈沖控制模塊輸出的控制脈沖周期為1^時，每個電源模塊的輸出電壓紋波周期Tp =Ts/2，因此相鄰兩個電源模塊的控制脈沖時間差t〈Tp即相鄰兩個電源模塊的控制脈沖相位差小于π );其中N為2以上的自然數(shù)。
[0007]當(dāng)相鄰電源模塊的控制脈沖具有時間差t后，所述串聯(lián)式高壓直流電源的輸出電壓依然為N個電源模塊之和，其輸出電壓的紋波瞬時值也同樣為N個電源模塊的輸出電壓紋波瞬時值之和，但由于相鄰電源模塊的控制脈沖的時間差的存在，使得相鄰電源模塊輸出電壓的紋波峰值不在同一時刻到來，而是相隔時間t才到來，這就使得所述串聯(lián)式高壓直流電源的輸出電壓的紋波峰值始終不會達到N個電源模塊輸出電壓的紋波峰值。
[0008]進一步的，所述N個串聯(lián)在一起的電源模塊拓撲一致。
[0009]在某些實施例中，本發(fā)明提供的串聯(lián)式高壓直流電源低紋波輸出方法中，所述N個電源模塊的控制脈沖相位各不相同，即通過脈沖控制模塊的對脈沖的控制，使得所述N個電源模塊的輸出電壓紋波峰值時間各不相同，在這種情況下，可使得所述串聯(lián)式高壓直流電源的輸出電壓的紋波峰值最小化。
[0010]進一步的，相鄰電源模塊的控制脈沖之間的固定時間差t = Tp/N，當(dāng)所述脈沖控制模塊輸出的控制脈沖周期為1^時，每個電源模塊的輸出電壓紋波周期Tp = Ts/2，因此，相鄰電源模塊的控制脈沖之間的固定時間差t = Tp/N相當(dāng)于相鄰電源模塊的控制脈沖之間具有相位差π/Ν。
[0011 ] 在另外一些實施例中，所述N個電源模塊中，M個電源模塊的輸出電壓紋波峰值相同，其中M為小于N的自然數(shù)(包含O)，即根據(jù)需要，也可使得N個電源模塊中的M個電源模塊具有完全相同的控制脈沖，即N個電源模塊中的M個電源模塊輸出電壓的紋波峰值處于同一時間，此時雖然所述串聯(lián)式高壓直流電源輸出電壓的紋波峰值并非最小，但依舊可以達到減小輸出電壓紋波峰值的效果。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明提供一種串聯(lián)式高壓直流電源低紋波輸出方法，通過控制相鄰電源模塊控制脈沖的相位，使得整個直流電源不需要使用過多的電感電容，即可有效降低輸出紋波的峰值，使電源輸出的穩(wěn)定性更高。
【附圖說明】
:
圖1為傳統(tǒng)的高壓電源結(jié)構(gòu)圖。
[0014]圖2為串聯(lián)式高壓直流電源結(jié)構(gòu)圖。
[0015]圖3為實施例中串聯(lián)式高壓直流電源結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖4為實施例中不同電源模塊控制脈沖波形圖。
[0017]圖5為實施例中串聯(lián)式高壓直流電源輸出電壓紋波示意圖。
【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明作進一步的詳細描述。但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實施例，凡基于本
【發(fā)明內(nèi)容】
所實現(xiàn)的技術(shù)均屬于本發(fā)明的范圍。
[0019]實施例1:本實施例的目的在于克服現(xiàn)有串聯(lián)式高壓直流電源輸出電壓紋波峰值過大的問題，提供一種串聯(lián)式高壓直流電源低紋波輸出方法:如圖3所示，所述串聯(lián)式高壓直流電源包括2個串聯(lián)在一起的電源模塊I和電源模塊2 ;所述電源模塊I和所述電源模塊2均為交直-交直電源模塊，所述交直-交直電源模塊中包含全橋逆變器模塊；所述全橋逆變器模塊均與脈沖控制模塊連接，所述脈沖控制模塊通過控制脈沖使所述電源模塊I及電源模塊2的輸出電壓具有相同的紋波周期Tp及相同的輸出頻率；如圖4所示，當(dāng)所述脈沖控制模塊輸出的控制脈沖周期為1時，每個電源模塊(本實施例中包括電源模塊I和電源模塊2)的輸出電壓紋波周期Tp = Ts/2，通過所述脈沖控制模塊的調(diào)節(jié)，使得所電源模塊I與電源模塊2的控制脈沖之間具有時間差Ts/4(即電源模塊I與電源模塊2的控制脈沖之間相位相差π /2) ο
[0020]當(dāng)電源模塊I與電源模塊2的控制脈沖具有時間差Ts/4后，所述串聯(lián)式高壓直流電源的輸出電壓依然為電源模塊I與電源模塊2輸出電壓之和，即Utl= UJU2，其輸出電壓的紋波瞬時值也同樣為電源模塊I和電源模塊2的輸出電壓紋波瞬時值之和，但如圖5所示，由于控制脈沖的時間差的存在，使得電源模塊I與電源模塊2輸出電壓的紋波峰值不在同一時刻到來，這就使得所述串聯(lián)式高壓直流電源的輸出電壓的紋波峰值始終不會達到2個電源模塊輸出電壓的紋波峰值，即總輸出紋波波峰峰值VPP# VP1+Vp2，其中Vpi為電源模塊I輸出電壓的紋波波峰峰值，Vp2為電源模塊I輸出電壓的紋波波峰峰值；相反，在本實施例中，當(dāng)電源模塊I和電壓模塊2的控制脈沖相差Ts/4后，所述串聯(lián)式高壓直流電源總輸出電壓的紋波周期Tpp= T p/2 = Ts/4，總輸出紋波峰值Vpp彡V p/2 (具體與實際占空比有關(guān))。
【主權(quán)項】
1.一種串聯(lián)式高壓直流電源低紋波輸出方法，其特征在于，所述串聯(lián)式高壓直流電源的N個串聯(lián)在一起的電源模塊的輸出電壓具有相同的紋波周期Tp及頻率；所述N個電源模塊中，相鄰電源模塊的控制脈沖之間具有相位差，所述相位差小于π ;其中N為2以上的自然數(shù)。
2.如權(quán)利要求1所述的串聯(lián)式高壓直流電源低紋波輸出方法，其特征在于，所述N個串聯(lián)在一起的電源模塊拓撲一致。
3.如權(quán)利要求1或2所述的串聯(lián)式高壓直流電源低紋波輸出方法，其特征在于，所述N個串聯(lián)在一起的電源模塊的控制脈沖相位各不相同。
4.如權(quán)利要求3所述的串聯(lián)式高壓直流電源低紋波輸出方法，其特征在于，相鄰電源模塊的控制脈沖相位差為π /N。
5.如權(quán)利要求1或2所述的串聯(lián)式高壓直流電源低紋波輸出方法，其特征在于，所述N個電源模塊中，M個電源模塊的控制脈沖的相位為相同的，其中M為小于N的自然數(shù)。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種高壓電源控制領(lǐng)域，特別涉及一種串聯(lián)式高壓直流電源低紋波輸出方法。所述串聯(lián)式高壓直流電源包括N個串聯(lián)在一起的電源模塊；所述電源模塊為交直-交直電源模塊，包含全橋逆變器模塊；所述全橋逆變器模塊均與脈沖控制模塊連接，所述脈沖控制模塊通過控制脈沖使所述N個電源模塊的輸出電壓具有相同的紋波周期Tp及頻率；發(fā)明提供的串聯(lián)式高壓直流電源低紋波輸出方法中，所述N個電源模塊中，相鄰電源模塊的控制脈沖之間具有相位差，使得所述直流電源不需要使用過多的電感電容，即可有效降低輸出紋波的峰值，從而使電源的輸出穩(wěn)定性更高。
【IPC分類】H02M1-14, H02M7-217
【公開號】CN104578733
【申請?zhí)枴緾N201510058094
【發(fā)明人】杜輝, 鄧長春, 鄧永華
【申請人】四川英杰電氣股份有限公司
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2015年2月4日