Генератор постоянного тока высокого давления через высокочастотную электроэлектронную технологию для достижения перехода от низкого давления к высокому давлению, его основные принципы и топологическая структура можно обобщить следующим образом:
I. Принцип работы
выпрямление и инверсия
Входные переменные токи рабочей частоты (например, 220V / 380V) преобразуются в постоянный ток после выпрямительной фильтрации, а затем преобразуются в высокочастотный переменный ток (частота обычно 30 - 100кГц) через полностью или полумостовую инверторную цепь, состоящую из IGBT (биполярный транзистор с изоляционной решеткой). Высокочастотная обработка может значительно уменьшить объем трансформатора и повысить плотность мощности.
Повышение давления и выпрямление
Высокочастотный переменный ток поднимается до тысяч вольт - сотен киловольт через трансформатор промежуточной частоты, а затем преобразуется в высокое давление постоянного тока через многоступенчатые кремниевые схемы с удвоенным давлением, такие как схема Cockcroft - Walton. Схема удвоения напряжения реализует принцип последовательной зарядки емкости и параллельного разряда для достижения удвоения напряжения, в то же время используя одностороннюю проводимость кремниевого реактора для завершения выпрямления.
Стабилизация напряжения и управление обратной связью
Используя технологию управления обратной связью с замкнутым контуром, выходное напряжение контролируется в режиме реального времени с помощью датчика напряжения и сравнивается с заданным значением. Сигнал ошибки регулируется контроллером PWM (широтно - импульсная модуляция) коэффициентом пустоты проводимости IGBT и динамически регулирует выходное напряжение, обеспечивая стабильность выше 0,1%. Некоторые устройства также вводят функцию блокировки напряжения в 0,75 раза, чтобы облегчить испытание молниеотвода оксида цинка.
II. Топологическая структура
полумостовой изолирующий преобразователь
Состоит из двух IGBT, двух конденсаторов и трансформаторов. Через поперечную проводимость IGBT на исходной стороне трансформатора создается переменное напряжение, а вторичная сторона выводит высокое давление через выпрямление удвоенного напряжения. Структура имеет низкую стоимость и сильную устойчивость к дисбалансу, но имеет ограниченную выходную мощность (обычно 700 Вт) и подходит для сценариев малой и средней мощности.
коаксиальный ультра - высокой частоты УВЧ типа бабочка полного моста
Четыре IGBT образуют H - мост, первоначальное боковое напряжение трансформатора является входным напряжением постоянного тока, выходная мощность может достигать более 2000 Вт. Структура всего моста имеет сложный привод, но переключательные трубы имеют низкие требования к давлению и подходят для высоких потребностей в мощности (например, испытания силовых кабелей на прочность).
каскадная схема удвоения напряжения
Последовательное включение многоступенчатых выпрямительных элементов с напряжением холостого хода до 2 нУм (n - ряд, Um - пиковое напряжение переменного тока). При ограничении падения напряжения и коэффициента пульсации ряд обычно не превышает 5 ступеней, максимальное выходное напряжение около 2 МВ, применимое к испытаниям на сверхвысокое давление.
III. Преимущества технологии
Высокочастотная: повышение плотности мощности, уменьшение объема оборудования.
Модульная конструкция: Поддержка сегментных конструкций, совместимых с высоким и низким уровнями напряжения (например, один сегмент 100 кВ / 4 мА, два сегмента 200 кВ / 2 мА).
Множественная защита: интеграция избыточного давления, перенапряжения, нулевого выключения, защиты от обрыва и плохой сигнализации заземления для обеспечения безопасности работы.
Интеллектуальное управление: использование одной машины или DSP для достижения отображения параметров, диагностики неисправностей и удаленной связи для улучшения пользовательского опыта.