高壓靜電除塵用電源調(diào)壓特性分析

為了得到高壓靜電除塵電源工作于串聯(lián)諧振斷續(xù)電流模式下的調(diào)壓特性及選擇一種適宜的控制方式，在分析電路工作原理的基礎(chǔ)上，通過數(shù)學(xué)公式推導(dǎo)出了反映電路輸出特性的解析表達(dá)式，分析了控制參數(shù)對(duì)電路調(diào)壓特性的影響。通過仿真主要研究了調(diào)頻、調(diào)占空比和調(diào)輸入電壓3種控制方式下電路特性的對(duì)比，結(jié)果表明，采用調(diào)節(jié)輸入電壓的控制方式具有較低的諧振電流峰值和有效值，是一種適合于高壓靜電除塵的控制方式，最后通過樣機(jī)給出了實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
0 引 言

工作于斷續(xù)電流模式下的串聯(lián)諧振變流器能夠在較寬的輸出電壓范圍內(nèi)因具有平均充電電流恒定、方便的實(shí)現(xiàn)功率器件的軟開關(guān)等特點(diǎn)，而被廣泛應(yīng)用于高壓電容器負(fù)載充電系統(tǒng)中,但這類應(yīng)用中輸出負(fù)載僅為儲(chǔ)能電容器。而實(shí)際高壓應(yīng)用中很多情況下輸出側(cè)存在持續(xù)消耗能量的連續(xù)負(fù)載，如高壓靜電除塵電源,其負(fù)載等效為電容電阻并聯(lián)電路,且輸出電壓需要可調(diào)節(jié)，但目前僅有很少的文章對(duì)這一方面稍加提及,且未深入討論。本文將分析串聯(lián)諧振電流斷續(xù)工作模式下靜電除塵電源電路的調(diào)壓特性及存在的問題，并在此基礎(chǔ)上提出了幾種改進(jìn)的方法，并通過仿真研究了電路在幾種控制方式下的調(diào)壓特性，最后給出了實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

1 電路工作原理

帶連續(xù)負(fù)載的串聯(lián)諧振高壓電源的主電路拓?fù)湟妶D1，變壓器變比為行，Lr為諧振電感，Cr為諧振電容，Ts、fs分別為開關(guān)周期和開關(guān)頻率，Tr、fr分別代表諧振周期和諧振頻率，it為諧振電流，Uout、Iout分別代表輸出電壓和輸出電流，C0、R0分別為負(fù)載電容和電阻，n2C0≥Cr成立。

圖1 串聯(lián)諧振高壓電源的主電路拓?fù)?/p>

為減小開關(guān)損耗，電路采用軟開關(guān)技術(shù)，選取Ts＞2Tt，串聯(lián)諧振電路工作在諧振電流斷續(xù)模式下，開關(guān)管能夠?qū)崿F(xiàn)零電流開通、零電壓零電流關(guān)斷，其工作過程波形圖見圖2。

圖2 串聯(lián)諧振電流斷續(xù)工作模式下的波形圖

t0～t1期間，開關(guān)管S1、S4導(dǎo)通，ir＞0，電路正向諧振。能量由電源輸入傳遞至諧振環(huán)節(jié)，同時(shí)向負(fù)載側(cè)傳遞。S1、S4零電流開通，此工作過程電路圖見圖3。

圖3 t0～t1期間等效電路圖