[发明专利]一种大功率高压电源

说明书

本发明公开了一种大功率高压电源，控制组件监测逆变组件和升压组件的工作状态，向逆变组件输出脉冲信号，逆变组件实现AC‑DC‑AC变换，输入三相交流电压AC，整流滤波成直流电压DC，逆变成高频交流低压AC，向升压组件输出，升压组件采用油绝缘实现AC‑DC变换，将高频交流低压AC升压，整流滤波成直流高压DC输出；驱动功率大，波形上升/下降沿小，关断可靠，隔离度高，抗干扰性强，可满足二十台以上大功率逆变器需要，实现了高速开关器件的零电压‑零电流软开关，减少了开关损耗，降低了雷达整机用电功率，提高了整机效率。

技术领域

本发明属于电源技术领域，具体涉及一种高压开关电源技术。

背景技术

在雷达系统中，大功率高压电源是真空管雷达发射机的重要组成部分。提高大功率高压电源的技术水平，可以极大地减小发射机系统的体积和重量，同时提高可靠性。随着雷达作用距离和性能的不断提高，真空管雷达发射机在电源的各项指标，特别是效率、功率密度、输出功率等方面，对高压电源提出了更高的要求。

传统的大功率高压电源大多采用传统的常规电源+开关电源“和差式”方案，整机体积大、重量重、不易维护，无法满足发射机对高压电源小体积重量的要求。开关电源技术发展成熟后，大功率高压电源也开始采用全开关电源技术，但整机效率、功率密度、输出功率等指标相对较低，无法满足真空管雷达发射机的需求。因此，需要研制一种高效、高密度、大功率高压电源以满足实际工程需求。

GTR饱和压降低，载流密度大，但驱动电流较大。MOSFET驱动功率很小，开关速度快，但导通压降大，载流密度小。绝缘栅双极型晶体管Insulated Gate BipolarTransistor，简称IGBT，是由双极型三极管BJT和绝缘栅型场效应管MOS组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件,兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降。IGBT综合了两种器件的优点，驱动功率小而饱和压降低，适用于直流电压600V以上的大功率变流系统，如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域，是能源变换与传输的核心器件，俗称电力电子装置的CPU。

发明内容

本发明为了解决现有技术存在的问题，提出了一种大功率高压电源，输入电压为三相交流380V，输出电压达到100kV，平均输出功率达到200kW，效率达到92％，体积控制在520mm×600mm×2000mm，为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案。

电源包括控制组件、逆变组件和升压组件，控制组件监测逆变组件和升压组件的工作状态，向逆变组件输出脉冲信号；逆变组件实现AC-DC-AC变换，输入三相交流电压AC，整流滤波成直流电压DC，逆变成高频交流低压AC，向升压组件输出；升压组件采用油绝缘实现AC-DC变换，将高频交流低压AC升压，整流滤波成直流高压DC输出。

控制组件包括电流和电压监测电路，采集逆变组件的电流信号和升压组件的电压信号，若电流值和电压值超过阈值，则停止逆变组件和升压组件工作，实现故障和异常保护。

控制组件包括移相控制集成芯片，根据电压信号与阈值之间的差值，调节脉冲信号的相位、频率和死区时间，以调节逆变组件的输出，实现升压组件的稳压。

逆变组件包括三相滤波器Z1、三相整流桥V1、扼流圈L1、电感L2、电容C1和C2、四只大功率IGBT管V2、V3、V4和V5组成的全桥电路，三相交流电压输入三相滤波器Z1，经过三相整流桥V1，由扼流圈L1和电容C1滤波成直流电压，加载于全桥电路，电感L2和电容C2串联形成谐振，以降低IGBT管损耗。

脉冲信号驱动全桥电路导通或关断，在全桥中点的两端形成与开关频率相同的高频交流方波，调节输入各IGBT管的脉冲信号之间的相位差，以调节交流方波的脉冲宽度。

驱动四只IGBT的脉冲信号设置相位关系，上下桥臂串联的两只IGBT管之间的相位差180度，开通和关断互不重叠，左右桥臂并联的两组IGBT管之间的相位差在0至180度之间变化。