前言

在脈沖功率系統(tǒng)中限流電感在某些情況下可以抑制放電反峰，那么具體是哪些情況有效、哪些情況無效？本文通過仿真波形來具體分析。

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2019年12月21日 - 初稿

作者：海伏科技——小濤（轉(zhuǎn)載注明出處）
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電感防反峰的實(shí)現(xiàn)原理

此文章為《高壓電源反峰防護(hù)》的補(bǔ)充，關(guān)于什么是反峰，以及反峰為什么會損壞電源請查看：http://ychhy.com.cn/class/51

在《高壓電源反峰保險(xiǎn)絲——防反峰二極管的使用》一文中已經(jīng)詳細(xì)闡述，反峰的防護(hù)重點(diǎn)是防止續(xù)流二極管中的電流過大導(dǎo)致續(xù)流二極管損壞。在充電回路中串聯(lián)限流電感，當(dāng)反峰發(fā)生時，電感對電流有抑制作用。粗略計(jì)算，電路中的峰值電流等于電壓除以感抗，而感抗的大小電感量和頻率之積成正比，可知反峰電壓的諧振頻率越高，限流電感的保護(hù)效果越明顯。

仿真電路搭建

圖1：電感防反峰仿真電路

按照圖1所示電路搭建仿真電路其中，紅色部分D1、C1為充電機(jī)和續(xù)流二極管的簡化模型，D1為續(xù)流二極管、C1為充電機(jī)內(nèi)部儲能；L2為限流電感、C2為主儲能電容、C2、R2及L1組成LRC網(wǎng)絡(luò)模擬放電波形。

生成仿真波形

仿真波形解讀

仿真參數(shù)：C1=1nF；L2=10mH；C2=10uF；R2=100mΩ；L1=5uH；
初始條件：電容C1、C2的初始電壓均為10kV，即充電電壓10kV。

圖2：電感防反峰仿真波形解讀

如圖2所示，其中AM1為流過續(xù)流二極管的電流波形，可以看到光標(biāo)A所示的是AM1的最大值11.77A；VF1、VF2分別為限流電感前后的電壓波形。

由于續(xù)流二極管的存在VF1電壓不會有反壓，所以AM1峰值電流的大小就成了關(guān)鍵，峰值電流越小保護(hù)效果越明顯。

電感量對反峰的抑制效果的影響

仿真參數(shù)：C1=1nF；L2=10mH；C2=10uF；R2=100mΩ；L1=5uH；
初始條件：電容C1、C2的初始電壓均為10kV，即充電電壓10kV。

圖3：電感量對反峰抑制效果的影響

可以看到當(dāng)反峰電壓、頻率一定的情況下，電感越大對反峰的抑制效果越明顯。

反峰電壓持續(xù)時間對抑制效果的影響

仿真參數(shù)：C1=1nF；L2=圖中標(biāo)識；C2=10uF；R2=70-300mΩ；L1=5-40uH；
初始條件：電容C1、C2的初始電壓均為10kV，即充電電壓10kV。

設(shè)置參數(shù)盡量讓反峰電壓維持在80%左右，觀察續(xù)流二極管中的電流AM1與反峰持續(xù)時間之間的關(guān)系。

圖4：反峰持續(xù)時間對抑制效果的影響

圖4中可明顯看出，反峰持續(xù)時間越長，二極管中的峰值電流越大。如果繼續(xù)增大反峰時間，反峰電流會繼續(xù)增加，當(dāng)反峰電流大于續(xù)流二極管能承受的峰值電流時會導(dǎo)致續(xù)流二極管的損壞。

總結(jié)

防反峰電感對反峰的抑制效果與反峰電壓的頻率有著密切的關(guān)系，實(shí)際使用時需要了解反峰電壓的峰值、持續(xù)時間等參數(shù)，通過仿真計(jì)算來驗(yàn)證反峰電感是否合適?？偟膩碚f，電感量越大、反峰頻率越高對反峰的抑制效果越明顯。

對于持續(xù)時間較長的反峰不推薦采用此方法，更多反峰抑制方法請查看《高壓電源反峰防護(hù)》系列文章。

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