一种带有可调过流检测的高电压大电流脉冲电源的制作方法

本实用新型属于脉冲电源技术领域，具体设计一种带有可调过流检测的高电压大电流脉冲电源。

背景技术：

在现代电力电子设备中，脉冲电源作为设备在现代雷达、真空微波管测试、大功率微波源、加速器等尖端领域得到了越来越多的广泛应用。现在的高电压大电流脉冲电源通常让电源通过调压系统，经整流、滤波加到高频变换电路，再经高频升压和高频整流，脉冲形成网络，经高压开关输出高压大电流脉冲信号。IGBT有耐高压，承受电流大等特性，随着它的广泛应用，高频变换电路通常采用IGBT组成。在高电压大电流脉冲电源电路中，电路电流与电压都很大，且变化频率较快，对于电路中器件来说就容易受到高压与大电流的影响，产生尖峰电压，因电路过流造成损坏。电路本身的电压、电流保护作用难以有效防止IGBT在使用过程中因过流造成管子损坏，本新型采用带有可调过流检测的高电压大电流脉冲电源，有效地检测电路电流状况，过流时自动停止电路工作，保护电路中IGBT不受损坏。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于：解决目前高电压大电流脉冲电源电路中容易因过流造成IGBT管子损坏的问题，提出一种带有可调过流检测的高电压大电流脉冲电源，有效地检测电路电流状况，过流时自动停止电路工作，保护电路中IGBT不受损坏。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种带有可调过流检测的高电压大电流脉冲电源，包括三相动力电源，三相动力电源输出端连接软启动器3个输入端，软启动器三个输出端对应连接三相整流桥电路的输入端，三相整流桥电路输出端并联储能滤波电容，储能滤波电容还并联有IGBT组成的高频变换电路，高频变换电路的第一个输出端连接有串联谐振电路，串联谐振电路输出端与高频升压变压器初级线圈的一个输入端连接，高频升压变压器初级线圈的另一个输入端连接高频变换电路的第二个输出端，高频升压变压器次级线圈的输出端连接有高频高压整流桥，高频高压整流桥输出端并联有脉冲形成网络，脉冲形成网络输出端连接有高压开关，高压开关的另一端为脉冲电源输出端，所述高频变换电路的输入端连接有可调过流检测电路，包括输入端与高频变换电路的输入端连接的霍尔电流传感器，霍尔电流传感器的输出端连接运放的正向输入端和电阻的一端，电阻的另一端接地，运放的反向输入端连接滑动电阻，比较器的输出端连接一组并联的电阻和二极管以及软启动器的停止控制端，电阻与二极管阴极的公共端与比较器的输出端连接，电阻与二极管阳极的公共端接地。

进一步，所述高频变换电路由4只IGBT组成，2只IGBT串联为一组，两组并联，第一组串联的2只IGBT的公共端和第二组串联的2只IGBT的公共端分别为高频变换电路的第一和第二个输出端。

进一步，所述高压开关为高功率半导体开关。

进一步，所述储能滤波电容包括4个电容，2个电容串联为一组，2组电容并联，正极公共端与三相整流桥电路输出正极端连接，负极公共端与三相整流桥电路输出负极端连接

进一步，所述脉冲形成网络包括3个电容和电感组成的电路。

进一步，所述高压开关还连接有安全防护稳压模块，包括与高压开关连接的脉冲升压变压器，脉冲升压变压器输出端连接有高压二极管，高压二极管输出端连接有脉冲形成网络，脉冲形成网络输出端连接有高压大电流快脉冲形成开关，高压大电流快脉冲形成开关的另一端为脉冲电源输出端。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型中，采用软启动器启停电路，IGBT的高频变换电路得到输出稳定的高压大电流电源，可调过流检测电路有效地检测电路电流状况，过流时输出电压到软启动器的停止控制端自动停止电路工作，保护电路中IGBT不受损坏，通过调节滑动变阻设定基准电流幅值来完成电流保护，针对电路所需的电流进行设置，做到精准保护；

2、本实用新型中，高频变换电路由4只IGBT组成，2只IGBT串联为一组，两组并联，IGBT具有栅极电压控制快速开关、大电流处理能力和低饱和压降特性，串并联的结合保证了电路的稳定；

3、本实用新型中，高压开关为高功率半导体开关能够适应高压、快速打开或者切断电流开关，有体积小、可靠性高、寿命长、脉冲重复频率高和输出波形稳定的优点；

4、本实用新型中，脉冲形成网络包括3个电容和电感组成的链路，在脉冲形成网络中脉冲宽度与链路数量成正比，脉冲形成网络在实际的应用中，若脉冲的宽度大于一定的值，器件在关断过程中就会发生损坏，若脉冲的宽度过小则器件内部维持相当大的瞬态功耗，3个链路时能够保证器件的效率和电路的稳定性；

5、本实用新型中，高压开关还连接有安全防护稳压模块，能够进一步对电路起到稳定脉冲和保护的作用。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本实用新型实施例1的电路示意图；

图2是本实用新型实施例2的电路示意图.

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本实用新型，即所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

一种带有可调过流检测的高电压大电流脉冲电源，包括三相动力电源，三相动力电源输出端连接软启动器3个输入端，软启动器三个输出端对应连接三相整流桥电路的输入端，三相整流桥电路输出端并联储能滤波电容，储能滤波电容还并联有IGBT组成的高频变换电路，高频变换电路的第一个输出端连接有串联谐振电路，串联谐振电路输出端与高频升压变压器初级线圈的一个输入端连接，高频升压变压器初级线圈的另一个输入端连接高频变换电路的第二个输出端，高频升压变压器次级线圈的输出端连接有高频高压整流桥，高频高压整流桥输出端并联有脉冲形成网络，脉冲形成网络输出端连接有高压开关，高压开关的另一端为脉冲电源输出端，所述高频变换电路的输入端连接有可调过流检测电路，包括输入端与高频变换电路的输入端连接的霍尔电流传感器，霍尔电流传感器的输出端连接运放的正向输入端和电阻的一端，电阻的另一端接地，运放的反向输入端连接滑动电阻，比较器的输出端连接一组并联的电阻和二极管以及软启动器的停止控制端，电阻与二极管阴极的公共端与比较器的输出端连接，电阻与二极管阳极的公共端接地。

采用三相动力电源供电，可由电源调压系统控制电压输入，由0V-380V之间任意调节，通过软启动器供给三相整流桥，整流后的电压在由滤波电容去除高频信号给后面的高频变换桥供电，(其中电压变化范围在0-500VDC)，高频变换器由4只IGBT组成，交叉导通后形成变化的高频电压，频率在15KHz左右，电压经过谐振电容和谐振电感加载到高频变压器的原边，由高频变压器升压至60KV，再由4只高频高压硅堆整流给后面的电容器充电，电压充满后由触发系统触发高压开关输出，最终完成一次系统运行。可调过流检测电路接入高频变换电路的输入端，霍尔电流传感器测量电流大小，传至运放组成的比较器与基准电流幅值进行比较，当测得电流大于基准值，则输出高电平到软启动器的停止控制端，软启动器关断电路停止工作，保护IGBT以免过流遭到损坏，故障消除之后可通过软启动器的重置功能进行电路重置回复电路工作。通过调节滑动变阻设定基准电流幅值来完成电流保护，针对电路所需的电流进行设置，做到精准保护。

进一步，所述高频变换电路由4只IGBT组成，2只IGBT串联为一组，两组并联，第一组串联的2只IGBT的公共端和第二组串联的2只IGBT的公共端分别为高频变换电路的第一和第二个输出端。IGBT具有栅极电压控制快速开关、大电流处理能力和低饱和压降特性，保证了电路的稳定。

进一步，所述高压开关为高功率半导体开关，能够适应高压、快速打开或者切断电流开关，有体积小、可靠性高、寿命长、脉冲重复频率高和输出波形稳定的优点。

进一步，所述储能滤波电容包括4个电容，2个电容串联为一组，2组电容并联，正极公共端与三相整流桥电路输出正极端连接，负极公共端与三相整流桥电路输出负极端连接。

进一步，所述脉冲形成网络包括3个电容和电感组成的电路，在脉冲形成网络中脉冲宽度与链路数量成正比，脉冲形成网络在实际的应用中，若脉冲的宽度大于一定的值，器件在关断过程中就会发生损坏，若脉冲的宽度过小则器件内部维持相当大的瞬态功耗，3个链路时能够保证器件的效率和电路的稳定性。

进一步，所述高压开关还连接有安全防护稳压模块，包括与高压开关连接的脉冲升压变压器，脉冲升压变压器输出端连接有高压二极管，高压二极管输出端连接有脉冲形成网络，脉冲形成网络输出端连接有高压大电流快脉冲形成开关，高压大电流快脉冲形成开关的另一端为脉冲电源输出端。能够进一步对电路起到稳定脉冲和保护的作用。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

实施例1

本实用新型较佳实施例提供的一种带有可调过流检测的高电压大电流脉冲电源，如图1所示，包括在机柜中安装的三相动力电源，三相动力电源输出端连接软启动器SS的3个输入端，软启动器三个输出端对应连接三相整流桥电路B1的输入端，三相整流桥电路输出端并联储能滤波电容C1，储能滤波电容包括4个电容，2个电容串联为一组，2组电容并联，正极公共端与三相整流桥电路输出阴极端连接，负极公共端与三相整流桥电路输出阳极端连接。储能滤波电容还并联有IGBT组成的高频变换电路BS1，高频变换电路的第一个输出端连接有串联谐振电路L和C2，串联谐振电路输出端与高频升压变压器初级线圈T1的一个输入端连接，高频升压变压器初级线圈的另一个输入端连接高频变换电路的第二个输出端，高频升压变压器次级线圈的输出端连接有高频高压整流桥B2，高频高压整流桥输出端并联有脉冲形成网络C3，脉冲形成网络输出端连接有高功率半导体高压开关K1，高功率半导体高压开关的另一端为脉冲电源输出端，所述高频变换电路的输入端连接有可调过流检测电路，包括输入端与高频变换电路的输入端连接的霍尔电流传感器L，霍尔电流传感器的输出端连接运放的正向输入端和电阻R1的一端，电阻R1的另一端接地，运放的反向输入端连接滑动电阻Rw1，比较器的输出端连接一组并联的电阻R2和二极管V1以及软启动器SS的停止控制端，电阻与二极管阴极的公共端与比较器的输出端连接，电阻与二极管阳极的公共端接地。霍尔电流传感器L和运放都采用15V电压供电。

高频变换电路由4只IGBT组成，2只IGBT串联为一组，两组并联，第一组串联的2只IGBT的公共端和第二组串联的2只IGBT的公共端分别为高频变换电路的第一和第二个输出端。IGBT具有栅极电压控制快速开关、大电流处理能力和低饱和压降特性，保证了电路的稳定。

脉冲形成网络包括3个电容和电感组成的链路，在脉冲形成网络中脉冲宽度与链路数量成正比，脉冲形成网络在实际的应用中，若脉冲的宽度大于一定的值，器件在关断过程中就会发生损坏，若脉冲的宽度过小则器件内部维持相当大的瞬态功耗，3个链路时能够保证器件的效率和电路的稳定性。

实施例2

本实用新型在实施例一的基础上，高功率半导体高压开关还连接有安全防护稳压模块，安全防护稳压模块安装在安全防护箱中，包括与高功率半导体高压开关连接的脉冲升压变压器T2，脉冲升压变压器输出端连接有高压二极管D，高压二极管输出端连接有脉冲形成网络FPN，脉冲形成网络包括4个电容和电感组成的链路，脉冲形成网络输出端连接有高压大电流快脉冲形成开关K2，高压大电流快脉冲形成开关的另一端为脉冲电源输出端。能够进一步对电路起到稳定脉冲和保护的作用。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。