華意電力是一家專(zhuān)業(yè)研發(fā)生產(chǎn)串聯(lián)諧振的廠(chǎng)家，本公司生產(chǎn)的串聯(lián)諧振設備在行業(yè)內都廣受好評，以打造最具權威的“串聯(lián)諧振“高壓設備供應商而努力。

  隨著(zhù)電力電子技術(shù)的發(fā)展和新型高性能/高耐壓/高頻電力電子器件的出現,高壓直流電源開(kāi)始在軍事、工業(yè)、農業(yè)、醫療和日常生活中應用，例如：雷達發(fā)射器、污水處理、靜電除塵、電子顯微鏡、X射線(xiàn)儀、行波管、臭氧發(fā)生器等。部分產(chǎn)品技術(shù)比較成熟，已被廣泛的應用。

  高壓直流電源國內外發(fā)展狀況

  國外研究高壓直流電源的歷史較早。從電源的發(fā)展角度看主要經(jīng)歷了以下四個(gè)階段。

  早期的高壓直流電源主要是將工頻交流電經(jīng)升壓變壓器升壓后整流濾波，或升壓后再采用倍壓整流得到高壓。由于工頻變壓器體積大、紋波大，電路不能采用閉環(huán)調節，這類(lèi)高壓直流電源逐漸被淘汰。

  晶閘管控制階段，此階段由于晶閘管的出現，開(kāi)始采用半控型器件調節電源電壓，而且可以實(shí)現閉環(huán)調節，大大提高了系統穩定性。但對電網(wǎng)有很大的污染，由于使用工頻變壓器，因此系統仍存在體積大，效率低，濾波電容大和輸出紋波大的缺點(diǎn)。

  近年來(lái)，隨著(zhù)全控型器件的成熟，人類(lèi)步入了開(kāi)關(guān)電源的時(shí)代，此時(shí)開(kāi)關(guān)電源開(kāi)始在高壓直流電源中應用，它以效率高、體積小、重量輕、響應快、儲能少、設計制造周期短等特點(diǎn)，已逐漸取代了傳統的高壓線(xiàn)性直流電源，走進(jìn)了各個(gè)領(lǐng)域。

  高壓直流電源控制技術(shù)

  目前高壓電源多采用開(kāi)關(guān)電源技術(shù)，大大降低了體積重量，提高了效率，尤其是小功率高壓電源幾乎都是開(kāi)關(guān)電源結構。開(kāi)關(guān)電源控制技術(shù)主要有脈寬調制技術(shù)、調頻控制技術(shù)以及調幅控制技術(shù)。對于高壓電源而言，由于輸出電壓較高，很少采用電感電容LC濾波，而是普遍利用電容一階濾波。因此高壓電源中主要有調頻控制和調幅控制兩種控制方法。

  PFM 控制高壓直流電源

  調頻控制高壓電源框圖如圖1-1所示。

  電路工作過(guò)程為，輸入電壓經(jīng)過(guò)整流濾波后變?yōu)槠交闹绷髁?，然后通過(guò)高頻逆變諧振電路產(chǎn)生一個(gè)高頻方波電壓加于變壓器原邊，最后通過(guò)變壓器和倍壓整流電路雙重升壓產(chǎn)生高壓直流電，調節頻率大小控制輸出電壓。

 調頻控制電路根據諧振方式的不同，主要分為 LC 串聯(lián)諧振高壓電源、LC 并聯(lián)諧振高壓電源和 LCC 串并聯(lián)諧振高壓電源。

  (1) LC 串聯(lián)諧振高壓電源LC 串聯(lián)諧振變換器的拓撲如下圖 1-2 所示。

  此電路的優(yōu)點(diǎn)是初級串聯(lián)諧振電容rC ，它作為隔直電容，可以避免了變壓器的偏磁問(wèn)題。同時(shí)諧振電感可以充分利用寄生電感，減小了變壓器寄生參數對電路的不利影響。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)為當負載電流減小時(shí)，流過(guò)功率器件的電流減小，因此可以得到較高的負載效率。缺點(diǎn)為高壓電源中變壓器的匝比多，寄生電容不可忽視，由于變壓器寄生電容的充放電，增大了系統的無(wú)功功率，大大降低了變壓器的效率。同時(shí)，采用 LC 串聯(lián)諧振當電路工作于輕載條件下時(shí)，電路的輸出電壓基本不隨頻率的變化而變化，因此輕載時(shí)，調頻控制不再適用。

  (2)LC 并聯(lián)諧振高壓電源 LC并聯(lián)諧振變換器如下圖1-3所示。

  此變換器中變壓器的漏感和諧振電感相串聯(lián)，可以消除寄生電感對電路的影響。而其分布電容和諧振電容相并聯(lián)，克服了串聯(lián)諧振變換器的分布電 容對電路的影響。而且可以在空載時(shí)調節輸出電壓，較適合于輕載或空載下運行。此外，并聯(lián)諧振電路還具有抗電路短路的特性。因此在一定條件下并聯(lián)諧振電路更適于高壓電源。但是，對于 LC 并聯(lián)諧振而言，輸出一般采用 LC 濾波，但是在高壓電源中由于輸出濾波電感承受較高電壓，因此濾波電感的體積可能比變壓器的體積大，雖然在文獻中證明了輸出濾波電路中，去掉電感，系統性能沒(méi)有降低，但是，由于無(wú) LC 串聯(lián)諧振隔直電容的優(yōu)點(diǎn)，變壓器易飽和成為本拓撲的主要問(wèn)題。此外，由于電路中工作電流完全獨立于負載，因此當電路工作在輕載時(shí)，電路的效率較低。

  (3)LCC 串并聯(lián)諧振高壓電源  

  為了能夠充分利用串聯(lián)諧振和并聯(lián)諧振的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)消除二者的缺點(diǎn)串并聯(lián)諧振電路應運而生，電路如圖 1-4 所示。

  此電路避免了串聯(lián)諧振空載不能調整，并聯(lián)諧振變換器環(huán)路電流獨立于負載的缺點(diǎn)。它雖然具有串聯(lián)諧振和并聯(lián)諧振變換器的優(yōu)點(diǎn)，但是電路在空載或輕載下輸出電壓在諧振頻率處很高，不利于元器件的選擇，而工作在較低輸出電壓時(shí)，工作頻率較低因此調節輸出電壓時(shí)電路的頻率變化范圍較大，不利于磁性元器件的設計。

  總之，調頻控制具有拓撲簡(jiǎn)單、成本低，而且諧振電路易實(shí)現軟開(kāi)關(guān)和吸收寄生參數的功能，應用也較廣泛，但對于大范圍可調輸出電壓，低紋波和穩定度高的場(chǎng)合，由于頻率變化范圍太大，輸出紋波變化大，磁性元件設計困難，同時(shí)變壓器利用率低。因此，在高壓功率電路中不宜采用調頻控制。