傳統電壓等級提升方式因為裝置體積限制和穩定性的要求逐步表現出較多局限性,而現如今智能高壓發生器由于開關電源技術等電力電子技術的發展擺脫了主要局限,從而具有了更便攜更穩定的性能。高壓發生器一般分為交流高壓發生器、脈沖高壓發生器和直流高壓發生器。直流高壓發生器應用較廣,可作為絕緣強度測試、泄露電流試驗、高壓設備電源等,它是當下高壓發生器研究的熱點。在分析現今國內外對此技術的研究進程,設計了一套智能直流高壓發生器,用電路原理分析的方法確定整體電路系統參數,且制作了電路實物模塊并通過多次調試證明了其正確有效性,然后將電路模塊組合成完整的電路系統,對其進行完備的智能升壓控制技術驗證。本設計智能化即實現系統頻率跟蹤和輸出紋波的動態調控,沿襲目前相關技術熱點,提出并設計了幾項新方案,解決了技術上的一些難點,通過試驗和實物驗證,取得良好的效果。本文在技術更新上,包括以下幾個方面:在電路系統前端用開關電源直接替代EMI濾波電路和整流電路,避免引入高頻干擾并簡化電路;采用帶故障狀態反饋和有源米勒鉗位的MOS管驅動光耦芯片并結合DE類逆變電路,實現高頻逆變,輸出電壓為高頻方波;計及升壓變壓器的磁芯損耗與繞組損耗,運用AP法來確定磁芯參數和兩側繞組匝數,提升了傳輸效率;采用新型超快恢復二極管ES1K實現倍壓整流;采用STM32和CPLD結合的方式,對逆變電路頻率進行跟蹤,實現紋波動態調控,并可實現軟開關控制;自主設計了磁通門探頭結合峰差解調電路,對輸出電流進行高精度測量;采用電阻分壓電路,并結合儀表運放和隔離運放實現對輸出電壓的測量;采用16位雙通道ADC采集輸出電流和電壓信號,保證測量精度;軟件算法可實現不同負載時電壓紋波的一定范圍內的動態調節。本設計的輸出電壓為2.4KV,輸出電流為10mA,紋波系數小于0.5%。電流測量的準確度指標和電壓測量的準確度指標分別為0.1%和0.5%。本文還利用Comsol仿真軟件對自主設計的探頭進行了電磁仿真,證明了用于電流測量的磁通門探頭設計合理性。
