前言

反峰電壓是高壓電源在作為儲(chǔ)能電容充電機(jī)應(yīng)用中最常見(jiàn)的損壞原因之一，本文結(jié)合放電電路討論反峰產(chǎn)生的原因以及相應(yīng)類(lèi)型的反峰如何應(yīng)對(duì)。

更新歷史

2019年11月3日 - 初稿

作者：海伏科技——小濤（轉(zhuǎn)載注明出處）
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什么是反峰

高壓電源一般為單極性輸出的，在電容充電、功率脈沖領(lǐng)域儲(chǔ)能電容在放電的過(guò)程中常見(jiàn)的是LRC諧振電路，電容上的電壓波形是類(lèi)似阻尼震蕩不斷衰減的正弦波。在負(fù)半周的電壓是和電容初始的充電電壓相反的，此時(shí)的電壓就稱(chēng)之為反峰電壓。電壓在0以下持續(xù)的時(shí)間稱(chēng)之為反峰電壓持續(xù)時(shí)間。

反峰電壓仿真

首先建立LRC仿真電路圖，其中C1為儲(chǔ)能電容初始電壓4kV、L1為電感電感量1mH、R1為電阻阻值1Ω、VF1為電壓測(cè)量點(diǎn)、AM1為電流測(cè)量點(diǎn)。

圖1：LRC仿真電路圖

運(yùn)行瞬態(tài)分析0-10ms得到電壓和電流如下：

圖2：高壓電源反峰仿真結(jié)果

為什么反峰會(huì)導(dǎo)致電源損壞

正極性高壓電源和負(fù)極性高壓電源的損壞機(jī)理相同，本文以正極性高壓電源舉例說(shuō)明。正電源是輸出正電壓即電荷在電源內(nèi)部從地流向正極輸出。高壓電源的次級(jí)（二次側(cè)）允許電荷在電源內(nèi)部從負(fù)極流向正極。而在反峰過(guò)程中由于高壓電源輸出端電壓低于0V，所以電源內(nèi)部整流二極管導(dǎo)通，電荷不受控制的從地流向輸出端導(dǎo)致次級(jí)（二次側(cè)）整流二極管損壞。

各種反峰類(lèi)型以及應(yīng)對(duì)措施

正如前言中提到的，反峰是導(dǎo)致高壓電源損壞的最主要原因之一，可以說(shuō)做好反峰的防護(hù)及應(yīng)對(duì)那么整個(gè)脈沖功率系統(tǒng)就成功了一半。由于脈沖功率系統(tǒng)輸出電流和驅(qū)動(dòng)負(fù)載各有不同，沒(méi)有一套萬(wàn)能的防反峰方案，只能根據(jù)具體的反峰類(lèi)型制定合適的防反峰方案。不同的防反峰措施有不同的適應(yīng)范圍和不同的優(yōu)缺點(diǎn)，可以根據(jù)實(shí)際工程中的側(cè)重點(diǎn)決定使用哪種防反峰方案，有時(shí)可以多種防反峰措施組合使用來(lái)達(dá)到理想的防反峰效果。

由于篇幅的限制下面將根據(jù)不同的反峰類(lèi)型，闡述對(duì)應(yīng)的反峰防護(hù)措施：海伏課堂將陸續(xù)更新請(qǐng)持續(xù)關(guān)注。

措施1：高壓電源自身的基礎(chǔ)防護(hù)；
措施2：高壓電源反峰保險(xiǎn)絲——防反峰二極管的使用；
措施3：高壓充電機(jī)防反峰電阻的設(shè)計(jì)計(jì)算；
措施4：針對(duì)高頻反峰的抗沖擊電感設(shè)計(jì)計(jì)算；
措施5：直覺(jué)防反峰——高壓繼電器
措施6：放電環(huán)路優(yōu)化，降低反峰電壓；
措施7：被“鎖定”的反峰，晶閘管反峰的利用；
措施8：……暫未公開(kāi)；

總結(jié)

反峰雖然可怕，但只要有相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施以及各種防反峰預(yù)案那么反峰造成的損失是可以避免的。海伏科技的工程師在脈沖功率領(lǐng)域多年來(lái)持續(xù)深耕，開(kāi)發(fā)出一系列應(yīng)對(duì)惡劣電磁環(huán)境的高壓電源及相關(guān)配件。 我們認(rèn)真分析每一次客戶“炸機(jī)”，不推卸責(zé)任，免費(fèi)維修，并給出改進(jìn)建議。目前通過(guò)充分的售前溝通即可給出系統(tǒng)的參考連接方式，避免不必要的損失，海伏科技不止對(duì)我們的電源負(fù)責(zé)，更對(duì)您的整個(gè)系統(tǒng)負(fù)責(zé)，期待與您的合作。