時(shí)間：2023-05-30 10:36:53
開(kāi)篇：寫(xiě)作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇高壓電源，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過(guò)程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進(jìn)步。
在星點(diǎn)高壓電源控制系統(tǒng)中，既有模擬信號(hào)又有數(shù)字信號(hào)，數(shù)字信號(hào)的高電平為5V，低電平為0V，實(shí)際的高電平為3.2V以上，低電平為1.4V以下；因此，控制系統(tǒng)所受干擾極易引起數(shù)字電路的邏輯狀態(tài)發(fā)生改變，引起系統(tǒng)的邏輯和時(shí)序混亂。另外，由于現(xiàn)場(chǎng)電磁干擾嚴(yán)重，影響采集數(shù)據(jù)的真實(shí)性，不利于反饋控制系統(tǒng)工作。針對(duì)控制系統(tǒng)的具體情況，其可能的干擾源包括射頻干擾、電源干擾以及信號(hào)通道產(chǎn)生的干擾。（1）射頻干擾[3]。射頻干擾指復(fù)雜的電磁環(huán)境對(duì)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)及接口電路造成的干擾。實(shí)驗(yàn)證明，現(xiàn)場(chǎng)接地開(kāi)關(guān)的動(dòng)作產(chǎn)生的干擾及負(fù)載設(shè)備打火都容易引起控制系統(tǒng)的誤動(dòng)作。（2）電源干擾[4]。工頻電源電壓的大幅度波動(dòng)或電流沖擊有可能通過(guò)變壓器、整流和穩(wěn)壓電路進(jìn)入數(shù)字電路，經(jīng)過(guò)濾波，各種高頻輻射干擾有較大衰減，而一些低頻干擾疊加在50Hz電源波形上，難以濾除，形成差模干擾。
此外，還存在著由電力電子和各種繼電器切換時(shí)向電網(wǎng)倒灌的瞬態(tài)干擾，如浪涌、快速脈沖群等現(xiàn)象。（3）信號(hào)通道干擾[5]。相關(guān)信號(hào)一般需要經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)理轉(zhuǎn)換才能接入控制系統(tǒng)，在信號(hào)傳輸過(guò)程中存在干擾因素，包括信號(hào)間的串?dāng)_、阻抗不匹配引起的反射及從信號(hào)輸出線間接引入的干擾。若接地不當(dāng)，地線與接地回路之間也會(huì)形成干擾。（a）為現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)的某設(shè)備在實(shí)驗(yàn)期間的干擾情況，比較可以發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)期間的電磁干擾相當(dāng)嚴(yán)重。（b）為實(shí)驗(yàn)期間此套高壓電源的一些控制信號(hào)和輸出電壓的測(cè)量信號(hào)，可以發(fā)現(xiàn)，在現(xiàn)場(chǎng)的高壓脈沖調(diào)制器開(kāi)通和關(guān)斷瞬間，對(duì)設(shè)備的干擾比較嚴(yán)重，圈A和圈B已經(jīng)表示出來(lái)；圈C則是顯示當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)的接地開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)，對(duì)控制信號(hào)和電壓輸出信號(hào)造成的干擾，正常的控制信號(hào)是在5V范圍以?xún)?nèi)，而當(dāng)接地開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)，控制信號(hào)可以達(dá)到10V，這也表明接地開(kāi)關(guān)的動(dòng)作確實(shí)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備造成非常大的電磁干擾；圈D則是顯示在高壓輸出波形上疊加的測(cè)量干擾信號(hào)，這直接影響控制系統(tǒng)的精準(zhǔn)度。由此可見(jiàn)，整個(gè)高壓電源控制測(cè)量系統(tǒng)工作在一個(gè)非常惡劣的環(huán)境下，有必要研究并且解決這些問(wèn)題。
抗干擾設(shè)計(jì)
提高高壓電源控制測(cè)量系統(tǒng)的抗干擾能力可以從硬件和軟件兩個(gè)方面考慮。其中，硬件系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計(jì)是提高系統(tǒng)抗干擾能力的根本，軟件抗干擾設(shè)計(jì)則是主要抑制外來(lái)干擾的作用。在這套高壓電源控制測(cè)量系統(tǒng)中，進(jìn)行了大量的抗干擾方面的設(shè)計(jì)。硬件抗干擾措施
（1）電源[6]。整套控制系統(tǒng)是由工頻電源供電，電網(wǎng)中本身含有浪涌電壓噪聲，同時(shí)由于現(xiàn)場(chǎng)的大功率制冷設(shè)備運(yùn)行時(shí)也產(chǎn)生較大的高頻尖峰脈沖，為此，需要對(duì)電源進(jìn)行一些處理。首先，整套控制系統(tǒng)采用1∶1的隔離變壓器為整套控制系統(tǒng)提供電源，其初級(jí)繞組和次級(jí)繞組都是分開(kāi)繞制，各自加以屏蔽，可以減小初次級(jí)之間的分布電容；另外，由于控制接口部分抗干能力弱些，拋開(kāi)開(kāi)關(guān)電源，制作了高性能直流+5V、+12V、-12V的線性電源，為控制系統(tǒng)的電路提供工作電壓。
（2）濾波和去耦[7]。在接口機(jī)箱的電源進(jìn)線處增加電源濾波器，在電路板的設(shè)計(jì)上，在沖擊電流較大的器件電源端加旁路電容，對(duì)信號(hào)處理電路入口處、每一個(gè)集成塊電路增加濾波電容。這些措施都可以降低瞬態(tài)電流的影響，并且對(duì)高頻干擾進(jìn)行濾波處理。另外，對(duì)于抗干擾能力弱、開(kāi)關(guān)電流比較大的器件，在芯片的電源線和地線間直接增加去耦電容。
（3）屏蔽和接地。屏蔽隔離是提高控制系統(tǒng)抗干擾能力的有效措施，將控制系統(tǒng)的接口部分用機(jī)箱屏蔽、整套控制系統(tǒng)用機(jī)柜屏蔽都能有效減少射頻干擾的影響。對(duì)于高壓電纜，采用了屏蔽電纜，抑制它作為噪聲源向外部信號(hào)產(chǎn)生干擾。而對(duì)于信號(hào)電纜，為使其在噪聲環(huán)境中不受噪聲的電磁耦合，也采用屏蔽電纜，并且屏蔽體兩端接地，減小回路所包圍的面積，盡量選擇雙絞線作為屏蔽信號(hào)導(dǎo)線，減小噪聲電流。考慮系統(tǒng)接地時(shí)，將機(jī)箱與機(jī)柜的外殼與電纜的屏蔽層直接與大地相連，能起到防漏電及屏蔽的效果。為了減小外部環(huán)境通過(guò)電源線對(duì)控制系統(tǒng)形成干擾，控制電路部分采用浮地方式，即將控制電路的地線與外部地線完全隔離，徹底切斷外部干擾通過(guò)電源、地線串入數(shù)字電路。另外，在接口電路中廣泛采用了光電耦合器件，使控制系統(tǒng)與外界通道做到完全的電氣隔離。
（4）信號(hào)通道間的抗干擾。在A/D采集11路信號(hào)采用獨(dú)立的屏蔽電纜，進(jìn)入A/D采集卡時(shí)采用單端輸入，可以有效地避免信號(hào)通道之間的干擾。另外，由于控制系統(tǒng)與外部聯(lián)系較多，大多數(shù)采用光信號(hào)傳輸，遠(yuǎn)程的數(shù)字信號(hào)利用數(shù)字光纖，在控制機(jī)柜內(nèi)，專(zhuān)門(mén)制作光電/電光信號(hào)轉(zhuǎn)換板，將從其他系統(tǒng)送來(lái)的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，同時(shí)，送到其他系統(tǒng)的信號(hào)也都轉(zhuǎn)換為光信號(hào)后進(jìn)行傳輸。對(duì)于其他系統(tǒng)送來(lái)的模擬量，也都進(jìn)行V/F和F/V轉(zhuǎn)換后進(jìn)行傳輸。這些措施，都可以減小信號(hào)間的相互干擾以及避免接收其他系統(tǒng)的干擾信號(hào)。軟件抗干擾設(shè)計(jì)軟件抗干擾主要是通過(guò)程序設(shè)計(jì)手段，使系統(tǒng)能識(shí)別錯(cuò)誤操作、錯(cuò)誤狀態(tài)和錯(cuò)誤信息，避免由此產(chǎn)生系統(tǒng)程序運(yùn)行方面的錯(cuò)誤。在這套控制系統(tǒng)中，程序主要處理數(shù)字量和模擬量，采用C++[8]編寫(xiě)軟件，因此，軟件設(shè)計(jì)時(shí)重點(diǎn)在這兩方面進(jìn)行處理。
（1）數(shù)字量的處理。數(shù)字量輸入接口的噪聲處理主要是程序延時(shí)和對(duì)輸入數(shù)字量的多次識(shí)別，在規(guī)定的時(shí)間范圍內(nèi)，進(jìn)行數(shù)字量的多次采樣，然后按位進(jìn)行邏輯乘，通過(guò)比較結(jié)果的判斷來(lái)鑒別數(shù)字量輸入信號(hào)的真?zhèn)危浖鞒倘鐖D2。（2）模擬量的處理。在整套控制系統(tǒng)中，采集信號(hào)的準(zhǔn)確度直接關(guān)系到控制系統(tǒng)的控制精度，由于高壓輸出要控制在1%的范圍以?xún)?nèi)，需要根據(jù)電壓采集信號(hào)進(jìn)行反饋；另外由于高壓電源的過(guò)壓、過(guò)流保護(hù)相當(dāng)重要，采集數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度也直接關(guān)系到過(guò)壓保護(hù)和過(guò)流保護(hù)是否準(zhǔn)確到位，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)過(guò)壓、過(guò)流等情況時(shí)，需要立即做出反應(yīng)，切斷某些控制信號(hào)，使相關(guān)的控制信號(hào)由正值變?yōu)樨?fù)值。基于以上兩點(diǎn)，需要對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，既保證數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性，又需要保證程序合理有效地對(duì)故障進(jìn)行反應(yīng)處理。軟件濾波的方法比較多，有限幅濾波法、中位值濾波法、算術(shù)平均濾波法、去最高最低值濾波法、遞推平均濾波法、一階滯后濾波法、加權(quán)遞推平均濾波法等。在這套高壓電源控制程序中，針對(duì)采樣數(shù)據(jù)種類(lèi)的不同，綜合采用了遞推平均濾波法、限幅濾波法、去最高最低值濾波法以及一階滯后濾波法等幾種數(shù)據(jù)處理方法。
在采集輸出高壓時(shí)，在采樣時(shí)間允許范圍以?xún)?nèi)，盡量多采集數(shù)據(jù)，對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行去最高最低值濾波，。在測(cè)量電機(jī)電壓信號(hào)時(shí)，由于這個(gè)信號(hào)是用于在程序中前饋使用，變化不是太大，則采用遞推平均濾波法；進(jìn)行PID控制算法時(shí)，采用了一階滯后濾波法。采用這些數(shù)字濾波方法以后，可以盡可能避免采集到干擾點(diǎn)，最大限度地使采集值接近真實(shí)值。其他抗干擾設(shè)計(jì)由于整個(gè)高壓電源系統(tǒng)復(fù)雜，軟件抗干擾和硬件抗干擾不可能解決所有問(wèn)題，此時(shí)，可以嘗試改變數(shù)據(jù)采集測(cè)量點(diǎn)等方法，在滿足數(shù)據(jù)采集要求的情況下，盡量遠(yuǎn)離干擾源。例如，在這套電源控制系統(tǒng)中，由于負(fù)載遠(yuǎn)離電源，電源與負(fù)載之間是通過(guò)高壓電纜進(jìn)行連接，為了采集更為準(zhǔn)確的高壓輸出信號(hào)，可以在負(fù)載側(cè)直接進(jìn)行測(cè)量，通過(guò)模擬光纖將采集值送到電源控制系統(tǒng)，這樣也能減少電磁干擾。另外，對(duì)于接地開(kāi)關(guān)干擾較大的情況，由于高壓電源是脈沖工作方式，則可以采取在保證系統(tǒng)安全的情況下，延遲接地開(kāi)關(guān)的動(dòng)作時(shí)間，避免控制系統(tǒng)在電源工作期間受到干擾。
目前，在科學(xué)技術(shù)水平不斷進(jìn)步的推動(dòng)下，國(guó)內(nèi)外對(duì)于高壓開(kāi)關(guān)電源的研究取得了顯著的成果，基本上滿足了當(dāng)前科研、裝備以及社會(huì)生產(chǎn)的需要。然而，隨著相關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域的不斷發(fā)展，對(duì)高壓開(kāi)關(guān)電源性能提出了更高的要求，其現(xiàn)階段面臨的主要難題是高頻、高壓以及大功率。基于此點(diǎn)，本文首先分析了高性能大功率高壓電源面臨的主要技術(shù)問(wèn)題，并在此基礎(chǔ)上就高性能大功率高壓電源的相關(guān)技術(shù)展開(kāi)研究。
關(guān)鍵詞：高性能；大功率；高壓電源
中圖分類(lèi)號(hào)：TM51 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：
一、高性能大功率高壓電源面臨的主要技術(shù)問(wèn)題分析
（一）半導(dǎo)體器件
影響高壓開(kāi)關(guān)電源性能的主要因素有主功率開(kāi)關(guān)管的耐壓等級(jí)、開(kāi)關(guān)速度、功率容量以及導(dǎo)通降壓等。除此之外，還有二極管的耐壓等級(jí)和反向恢復(fù)時(shí)間。科學(xué)技術(shù)水平的發(fā)展和進(jìn)步，使高壓、大功率半導(dǎo)體器件在材質(zhì)和額定值方面獲得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。但是，單個(gè)高壓功率開(kāi)關(guān)器件的電壓等級(jí)往往無(wú)法滿足實(shí)際使用要求，這使得電源系統(tǒng)的電壓等級(jí)遭到了一定程度的限制。為獲取更高的電壓，就需要將更多的功率開(kāi)關(guān)器件進(jìn)行串聯(lián)。因半導(dǎo)體器件本身參數(shù)具有一定的離散性，當(dāng)開(kāi)通或是關(guān)斷的瞬間，串聯(lián)器件很難實(shí)現(xiàn)自動(dòng)均壓，從而導(dǎo)致各個(gè)器件所承受的電壓全不相同，致使某些開(kāi)關(guān)管會(huì)因?yàn)檫^(guò)電壓而損壞，這樣一來(lái)便會(huì)導(dǎo)致整個(gè)電源系統(tǒng)的可靠性降低。為此，必須增設(shè)相應(yīng)的輔助均壓電路，而這樣勢(shì)必會(huì)造成主電路的復(fù)雜程度增加，并且還對(duì)驅(qū)動(dòng)信號(hào)的一致性要求非常高。所以，提高單個(gè)功率開(kāi)關(guān)器件自身的電壓等級(jí)，對(duì)于提高高壓開(kāi)關(guān)電源的電壓等級(jí)和可靠性非常重要。
（二）高頻高壓變壓器
一直以來(lái)，國(guó)內(nèi)使用的高壓電源中，變壓器的工作環(huán)境都是在工頻狀態(tài)下，致使變壓器本身的體積較為龐大，設(shè)備相對(duì)比較笨重。隨著近些年來(lái)電力、電子技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，使得高壓開(kāi)關(guān)電源逐漸向高頻化方向發(fā)展，電路當(dāng)中高頻高壓變壓器的大量應(yīng)用，替代了中頻變壓器。當(dāng)前，高壓電源高頻化發(fā)展的主要影響因素是高頻、高壓變壓器，具體體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面上：
1.因高頻、高壓變壓器的整體體積縮小，與耐壓?jiǎn)栴}形成了非常鮮明的矛盾沖突。這里所指的耐壓?jiǎn)栴}主要包括高壓邊對(duì)原邊的耐壓、高壓邊端部的耐壓以及高壓邊對(duì)鐵芯的耐壓。由于變壓器自身體積的縮小，使得絕緣距離受到了一定的限制。此外，想要進(jìn)一步提高絕緣就必須使高壓邊與原邊及對(duì)鐵芯的距離越大越好，這樣一來(lái)又會(huì)與降低漏感有相產(chǎn)生矛盾。
2.通常情況下，較高的輸出電壓對(duì)變壓器的變比要求也相對(duì)較高，而當(dāng)變比較大時(shí)，勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致變壓器的非線性增加，從而會(huì)使漏感與分布電容相應(yīng)增大，線路當(dāng)中漏感的存在有可能引起電源關(guān)斷時(shí)出現(xiàn)浪涌電壓，這部分電壓容易使開(kāi)關(guān)管損壞。由此可見(jiàn)，高壓變壓器的變比不能過(guò)高。
3.磁芯材料的性能。在高頻工作狀態(tài)下，磁芯材質(zhì)的性能對(duì)變壓器以及整個(gè)電源系統(tǒng)的性能都會(huì)產(chǎn)生出較大的影響。高頻、高壓變壓器采用的磁性材料應(yīng)當(dāng)符合以下要求：較高的飽和磁通密度和居里溫度以及較低的功率損耗。無(wú)論控制驅(qū)動(dòng)以及逆變電路的性能有多好，大多數(shù)高壓開(kāi)關(guān)電源還都需要采用高頻、高壓變壓器進(jìn)行升壓，并由此獲得所需要的高壓輸出，可見(jiàn)，變壓器的設(shè)計(jì)是高壓開(kāi)關(guān)電源研制的關(guān)鍵之所在。
二、高性能大功率高壓電源的相關(guān)技術(shù)研究
（一）高壓電源的并聯(lián)均流技術(shù)研究
在具體的工程應(yīng)用中，為獲得大功率的供電電源系統(tǒng)，往往會(huì)采用多個(gè)電源模塊進(jìn)行并聯(lián)的方式來(lái)達(dá)到功率合成的目標(biāo)。但是，因?yàn)檫@些并聯(lián)的電源模塊之間存在特性上的差異，從而會(huì)導(dǎo)致模塊間所分擔(dān)的電流不一致，電流分擔(dān)較多的模塊熱應(yīng)力相對(duì)較大，并且還有能出現(xiàn)過(guò)載的情況，容易使模塊損壞，為此，必須采取相應(yīng)技術(shù)措施解決這一問(wèn)題，而并聯(lián)均流技術(shù)是確保并聯(lián)電源系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵技術(shù)。對(duì)于由多個(gè)功率模塊并聯(lián)構(gòu)成的電源系統(tǒng)而言，必須滿足以下幾點(diǎn)要求：其一，各個(gè)并聯(lián)運(yùn)行的電源模塊都應(yīng)當(dāng)能夠均勻分擔(dān)負(fù)載總電流；其二，電源系統(tǒng)中采用的均流控制技術(shù)應(yīng)當(dāng)簡(jiǎn)單易行，并且要具有較強(qiáng)的抗干擾能力，同時(shí)還應(yīng)具備良好的均流瞬間響應(yīng)，當(dāng)輸入電壓或是負(fù)載電流發(fā)生變化時(shí)，不會(huì)由于均流的過(guò)程而對(duì)輸出電壓的穩(wěn)定性造成影響；其四，所采用的均流技術(shù)應(yīng)當(dāng)與整個(gè)電源系統(tǒng)的冗余設(shè)計(jì)相結(jié)合，這樣有助于提高系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性及維修性。在電源系統(tǒng)中，自動(dòng)控制技術(shù)的應(yīng)用使電源并聯(lián)均流技術(shù)日益成熟和完善，現(xiàn)階段，用于均流的主要方法有以下幾種：
1.外特性下垂法。該方法具體是指借助調(diào)節(jié)電源模塊的外特性曲線斜率實(shí)現(xiàn)并聯(lián)均流。某電源的外特性曲線如圖1所示，其中曲線斜率即輸出阻抗Z，它是負(fù)載電流變化量與模塊輸出電壓變化量的比值，即。
（a）斜率曲線（b）阻抗等效
圖1 功率變換模塊的外特性曲線
若是可以使兩個(gè)模塊的輸出阻抗接近于相等，則它們之間的斜率便會(huì)具備極為相似的外特性曲線，這樣一來(lái)便能夠達(dá)到均流的效果。較為簡(jiǎn)單的做法是對(duì)輸出阻抗進(jìn)行調(diào)整，如圖2所示。
圖2 整輸出阻抗法
圖2中給出的電路是由兩級(jí)放大器構(gòu)成，其中前級(jí)為電流放大器，后級(jí)為電壓放大器，當(dāng)該模塊中的電流檢測(cè)信號(hào)增大時(shí)，會(huì)導(dǎo)致降低，其輸出電壓也會(huì)相應(yīng)隨之下降，而此時(shí)的外特性會(huì)向下傾斜，并接近于其它模塊的外特性，由此便可以實(shí)現(xiàn)均流的目的。經(jīng)大量的實(shí)踐的證明，這種方法是可行的。
2.自動(dòng)均流法。該方法又可分為平均電流法和最大電流法兩種。前者的優(yōu)點(diǎn)是能夠?qū)崿F(xiàn)精確均流，缺點(diǎn)是當(dāng)并聯(lián)運(yùn)行中的模塊有某一個(gè)無(wú)法正常運(yùn)行時(shí)，容易導(dǎo)致均流母線電壓下降，從而造成各個(gè)模塊的電壓下降；后者由于是采用緩沖放大器提供電流信號(hào)，故此能夠確保模塊中輸出電流最大的模塊為主模塊，這樣便可以低阻抗來(lái)驅(qū)動(dòng)均流母線。
3.外加控制器。這是一種非常簡(jiǎn)單易行的均流方法，具體是指在并聯(lián)運(yùn)行的各個(gè)模塊電路中增設(shè)一個(gè)專(zhuān)用的均流控制器，借此來(lái)使各模塊實(shí)現(xiàn)均流。經(jīng)實(shí)踐表明，采用該方法能夠?qū)崿F(xiàn)各個(gè)模塊的均流，但在設(shè)計(jì)和調(diào)試過(guò)程中必須做到精細(xì)，否則會(huì)影響系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性。
（二）串聯(lián)諧振變換器
諧振變換器大體上可分為以下三類(lèi)，即串聯(lián)諧振、并聯(lián)諧振及混合諧振。本文重點(diǎn)對(duì)串聯(lián)諧振變換器進(jìn)行研究。
串聯(lián)諧振變換器分為全橋型和半橋型，如圖3所示。
（a）全橋型 （b）半橋型
圖3 串聯(lián)諧振變換器主電路
上圖中的負(fù)載電阻是直接通過(guò)整流電路與諧振電路進(jìn)行串聯(lián)，除此之外，還可以先經(jīng)由變壓器，然后通過(guò)整流橋與負(fù)載進(jìn)行連接，這樣一來(lái)，變壓器不但具有電壓變換作用，而且還具有隔離作用。由于全橋型電路與半橋型在工作原理上基本相同，為此下面的分析僅以半橋型為例。按照開(kāi)關(guān)的實(shí)際情況以及諧振電感電流的方向，變換器一般都會(huì)存在四種開(kāi)關(guān)模態(tài)，它們的電路結(jié)構(gòu)完全相同，只是電源電壓不同，由此便可將它們統(tǒng)一為一個(gè)電路，通過(guò)這個(gè)電路能夠得出不同開(kāi)關(guān)模態(tài)下諧振電感電流和諧振電容上的電壓的統(tǒng)一表達(dá)式，進(jìn)而得出等效電源電壓與導(dǎo)通器件和諧振電感電流這三者之間的關(guān)系。經(jīng)分析后得出如下結(jié)論：當(dāng)變換器回路中的電流接近于正弦波時(shí)，能夠使電磁干擾顯著降低，并且變換器本身還能具備自動(dòng)過(guò)載保護(hù)功能。
參考文獻(xiàn)
[1]楊雷.傅鵬.劉小寧.潘圣民采用脈沖階梯調(diào)制技術(shù)的50kV、100A直流高壓電源設(shè)計(jì)[J].高電壓技術(shù).2009(9).
[2]蘭柏.楊嘉祥.王新掌.周利柱.高頻高壓交流電源的研制[J]裝備制造技術(shù).2012(7).
1實(shí)驗(yàn)器材
礦泉水瓶2個(gè)，50 mL的一次性注射器1枝，打火機(jī)壓電電源1個(gè)，皮試注射器1枝，電吹風(fēng)1把，酒精、導(dǎo)線和棉線等.
2裝置制作
高壓電源的制作.用打火機(jī)的壓電電源作高壓電源，把2根細(xì)軟的膠皮導(dǎo)線（長(zhǎng)約1m，可用鼠標(biāo)線）與壓電電源的2個(gè)電極連接起來(lái)，作高壓電源的輸出導(dǎo)線.2根輸出線導(dǎo)的另一端打上結(jié)，使2個(gè)線頭并列在一起（線芯之間相互絕緣）作放電電極.為了便于實(shí)驗(yàn)操作，可用木塊作手柄，把打火機(jī)壓電電源固定在手柄上，如圖1中的“電源”.
分裂體的制作.選取2個(gè)相同的礦泉水瓶作分裂體，把其中一個(gè)礦泉水瓶的瓶底切除掉，用電烙鐵在另一個(gè)瓶底的中央開(kāi)個(gè)直徑約1 cm的圓孔，作氣流的噴射孔.再將1根粗棉線（長(zhǎng)約2 m）的兩頭分別栓在這2個(gè)礦泉水瓶的瓶頸上，如圖2所示.棉線的作用是限制兩瓶在內(nèi)力作用下分裂后的飛行距離，防止損壞其它器物，同時(shí)也便于回收和整理實(shí)驗(yàn)器材.也可用50 mL的一次性注射器作分裂體，如圖2所示.實(shí)驗(yàn)中，注射器在內(nèi)力作用下分裂成注射筒和活塞兩個(gè)部分.
3實(shí)驗(yàn)方法
3.1礦泉水瓶作分裂體的演示方法
用皮試注射器抽取約1 mL（夏天可取0.5 mL）的無(wú)水酒精，注入到底面開(kāi)有圓孔的礦泉水瓶?jī)?nèi)，搖晃瓶體使酒精蒸氣充滿瓶?jī)?nèi)空間，然后把高壓電源的輸出導(dǎo)線（放電電極）從瓶底的圓孔插入到瓶?jī)?nèi)，再把另一個(gè)去底的礦泉水瓶的底部套緊在此瓶底部上，電源導(dǎo)線從兩瓶的接縫處伸出瓶外，如圖1所示.
在黑板上畫(huà)1條長(zhǎng)約60 cm的直線，直線兩端用磁鐵各固定1個(gè)的圓盤(pán)作箭靶.直線中段用磁鐵固定1塊直角板作底托，然后把上述分裂體平放在底托上，如圖3所示.按壓電源的壓電按鈕，使瓶?jī)?nèi)電極產(chǎn)生火花放電而點(diǎn)燃酒精蒸氣.酒精蒸氣猛烈燃燒產(chǎn)生高溫、高壓的燃?xì)猓褜?duì)接成一體的2個(gè)瓶體炸裂開(kāi)來(lái)，并擊中各自所對(duì)的箭靶.實(shí)驗(yàn)說(shuō)明：對(duì)接成一體的2個(gè)瓶體在內(nèi)力的作用下分裂為兩個(gè)部分時(shí)，它們的運(yùn)動(dòng)方向是相反的.
3.2注射器作分裂體的演示方法
注入到筒內(nèi)的酒精約0.3 mL即可，筒內(nèi)容積控制在50 mL左右.其它與上述實(shí)驗(yàn)方法相同.
法拉第籠用金屬或者良導(dǎo)體材料。法拉第籠是以電磁學(xué)的奠基人、英國(guó)物理學(xué)家邁克爾·法拉第的姓氏命名的一種用于演示等電勢(shì)、靜電屏蔽和高壓帶電作業(yè)原理的設(shè)備。
它是由籠體、高壓電源、電壓顯示器和控制部分組成，其籠體與大地連通，高壓電源通過(guò)限流電阻將10萬(wàn)伏直流高壓輸送給放電桿，當(dāng)放電桿尖端距籠體10厘米時(shí)，出現(xiàn)放電火花。
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電子示波器在使用過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)"輝度"控制不正常的故障現(xiàn)象，即調(diào)節(jié)"輝度"控制旋鈕，示波管屏幕上顯示波形的輝度很亮，不能調(diào)暗；或者波形的輝度暗淡，不能調(diào)亮；甚至顯示不出波形，即無(wú)法調(diào)亮。根據(jù)電子示波器的基本電路結(jié)構(gòu)可知，產(chǎn)生輝度控制不正常的故障原因有兩個(gè)，一是示波器本身有問(wèn)題，再就是示波器的高壓電路有問(wèn)題，茲分述其檢修方法與步驟如下：
(1)如果示波管內(nèi)部的真空度下降，即存在輕微的漏氣問(wèn)題，則管內(nèi)的空氣會(huì)被快速運(yùn)動(dòng)的電子束電流所電離，從而大大增強(qiáng)第三陽(yáng)極（A3）的電流，導(dǎo)致顯示的波形無(wú)法調(diào)暗。或者由于示波管的柵極管座焊片接觸不良而發(fā)生斷路，此時(shí)電子束電流最強(qiáng)，并且不受控，導(dǎo)致顯示的波形無(wú)法調(diào)暗。兩者情況的區(qū)別是，前者在整個(gè)屏幕范圍會(huì)呈現(xiàn)"散光"現(xiàn)象，而后者只受"聚焦"控制的作用。檢修時(shí)，對(duì)于前者可采用"器件替代法"加以確定；對(duì)于后者可在示波器通電的情況下，采用"測(cè)量電阻法"檢測(cè)示波管的柵極管腳和管座上相應(yīng)焊片之間的通路電阻加以判斷，并進(jìn)行必要的修整。
(2)如果示波管的陰極發(fā)射能力下降了，即存在衰老問(wèn)題，則管內(nèi)的電子束電流變?nèi)酰瑢?dǎo)致顯示波形的輝度暗淡而不能調(diào)亮，甚至顯示不出波形來(lái)。檢修時(shí)可采用"改變現(xiàn)狀法"，即設(shè)法提高示波管燈絲的供電壓（7~8V），或者短路示波管陰極串聯(lián)電阻（RK），以便增大電子束電流，使顯示波形的輝度有所改善。但歸根結(jié)底還是要更新示波管才能根本解決問(wèn)題。
(3)示波管的高壓電路是指供應(yīng)示波管各電極用的正、負(fù)直流高壓電源，以及相應(yīng)的分壓電路。如圖示出普通示波管的高壓電路原理圖。這里R1、W、R2、R3等組成"-1500V"直流高壓電源的分壓電路。調(diào)節(jié)電位器W1的活動(dòng)點(diǎn)，可使示波管的柵極G對(duì)陰極K之間的電位差在"-10V"至"-100V"范圍內(nèi)變化。"-10V"工作點(diǎn)相當(dāng)于"輝度"最亮；"-30V"工作點(diǎn)相當(dāng)于"輝度"暗淡；"-40V"至"-100V"工作點(diǎn)相當(dāng)于暗區(qū)。
如果分壓電阻R2后邊各電阻元件存在變值、虛焊、損壞等問(wèn)題，即分壓電路斷開(kāi)了，使得G-K之間的電位差不能調(diào)到暗區(qū)，因而出現(xiàn)顯示波形不能調(diào)暗的故障現(xiàn)象。檢修時(shí)，可在通電的情況下，采用"測(cè)量電壓法"和"改變現(xiàn)狀法"檢測(cè)示波管G-K之間的電位差是否正常。即一邊調(diào)節(jié)"輝度控制"電位器W1，一邊使用高輸入阻抗的直流電子電壓表檢測(cè)G-K之間的電壓值。或者在不通電的情況下，采用"測(cè)量電阻法"檢測(cè)各分壓元件的阻值與通路情況，以便發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。
如果分壓電阻R1和W1存在虛焊或損壞等"斷路"問(wèn)題，則示波器管G-K之間的電位差將大大超過(guò)"-100V" ，導(dǎo)致無(wú)波形顯示的故障現(xiàn)象，檢修時(shí)，可采用"測(cè)量電壓法"或"測(cè)量電阻法"予以確定。 如果分壓電阻R1變值或者示波管第三陽(yáng)極A3的插帽脫落，將會(huì)出現(xiàn)顯示波形暗淡并無(wú)法調(diào)亮的故障現(xiàn)象。檢修時(shí)，可采用"不通電觀察法"和"測(cè)量電阻法"予以確定。
(4)現(xiàn)代的電子示波器大都采用快速高靈敏度的示波管作為顯示器件，它的示波管高壓電路使用"-1100V"和"-1250V"兩組負(fù)高壓，分別作為"輝度"控制和"聚焦"控制的分壓電路的直流電源，其目的是為了減少"輝度"控制和"聚焦"控制相互之間對(duì)顯示波形的影響，以提高示波器工作的穩(wěn)定性。但是，如果這兩組負(fù)高壓之一的電壓值發(fā)生變化，或者這兩組分壓電路中的電阻元件存在變值、虛焊、損壞等問(wèn)題，都將會(huì)導(dǎo)致波形的"輝度"控制不正常。 示波管G4-1的柵極G和陰極K之間的電位差最大為"-150V"，此時(shí)沒(méi)有電子束電流，亦即無(wú)波形顯示。但是借助R4、W2和W等電阻元件組成的分壓電路，可使調(diào)節(jié)"輝度"控制電位器W時(shí)，示波管G-K之間的電位差能在"-10V"至"-100V"范圍變化，既可調(diào)亮也可調(diào)暗，從而實(shí)現(xiàn)正常的"輝度"控制。這里，W2是內(nèi)部分壓調(diào)整器，用來(lái)補(bǔ)償分壓電阻的變量；RK是示波管陰極的串聯(lián)電阻，用來(lái)限制電子束電流的大小。 如果"-1250V"負(fù)高壓電源的輸出偏低（即電壓絕對(duì)值小于1250V），或者分壓電路中W4前邊的電阻元件之一存在變值、虛焊、損環(huán)等問(wèn)題，則示波管G-K之間的電位差可能調(diào)不到"暗區(qū)"（VG-K
如圖1所示是靜電除塵器示意圖，A接高壓電源正極，B接高壓電源的負(fù)極，A、B之間有很強(qiáng)的電場(chǎng)，空氣被電離為電子和正離子，電子奔向正極A的過(guò)程中，遇到煙氣的煤粉，使煤粉帶負(fù)電，吸附到正極A上，排出的煙就成為清潔的了.已知每千克煤粉會(huì)吸附n mol電子，每晝夜能除煤粉m kg，電子電荷量設(shè)為e，阿伏伽德羅常數(shù)為NA，一晝夜時(shí)間為t，計(jì)算高壓電源的電流強(qiáng)度I.
原解 由于電離出的氣體中的電子和正離子帶同樣的電荷量，則流過(guò)電源的電荷量q跟煤粉吸附的電荷量q′的關(guān)系是：
q′=q2，
而
q′=mnNAe，
所以
I=qt=2q′t=2mnNAet，
即流過(guò)電源的電流強(qiáng)度為2mnNAet.
分析 本題考查靜電除塵原理、電流強(qiáng)度定義以及有關(guān)物質(zhì)的量計(jì)算等物理知識(shí)，解答應(yīng)較簡(jiǎn)單.但原解析的“由于電離出的氣體中的電子和正離子帶同樣的電荷量，則流過(guò)電源的電荷量q跟煤粉吸附的電荷量q′的關(guān)系是：q′=q2”這句話是解此題的依據(jù)，但此說(shuō)法不妥，值得商榷.事實(shí)上，流過(guò)電源的電荷量q跟煤粉吸附的電荷量q′是相等的，即兩者的關(guān)系是：q′=q！
要想明白其中的原因，還得從靜電除塵的原理——電暈放電說(shuō)起.
如圖2所示為靜電除塵的示意簡(jiǎn)圖，金屬管A接高壓直流電源的正極，金屬絲B接負(fù)極，這樣A、B之間就形成了極不均勻的輻射狀靜電場(chǎng)，如圖3所示.充當(dāng)陰極的金屬絲B曲率半徑很小，附近的電場(chǎng)強(qiáng)度特別大，B附近的空氣分子被強(qiáng)電場(chǎng)電離為電子和正離子——電暈放電，正離子被吸到B上得到電子又成為分子；而電子在電場(chǎng)力作用下向陽(yáng)極A運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中與粉塵相碰，則使粉塵荷以負(fù)電，荷電后的塵粒在電場(chǎng)力的作用下，亦向陽(yáng)極運(yùn)動(dòng)，到達(dá)陽(yáng)極后，放出所帶的電子，塵粒則沉積于陽(yáng)極板上，而得到凈化的氣體排出防塵器外，而沉積在陽(yáng)極板上的粉塵最后在重力作用下落入下面的漏斗.
正解 從上面的原理中可以得知，只有陰極——金屬絲B附近的空氣分子被電離，且電離出的正離子在被吸附到陰極B之前聚集在B附近，電離出的電子（與粉塵結(jié)合）在電場(chǎng)力作用下奔向并吸附到陽(yáng)極！換言之，電路在A、B之間的任何一個(gè)電路截面（形為圓柱側(cè)面）幾乎只有單一正電荷或單一負(fù)電荷通過(guò)！根據(jù)電流強(qiáng)度的定義和串聯(lián)電路電流處處相等的性質(zhì)可知：在任意一段時(shí)間內(nèi)，到達(dá)陽(yáng)極A的負(fù)電荷量和到達(dá)陰極B的正電荷量相等，均等于流過(guò)電源的電荷量，并等于這段時(shí)間內(nèi)到達(dá)A內(nèi)壁的煤粉吸附的電荷量！所以流過(guò)電源的電流強(qiáng)度I應(yīng)該等于
I=qt=q′t=mnNAet，
而不是
2mnNAet.
【關(guān)鍵詞】 高層建筑 消防供配電
1 規(guī)范對(duì)高層建筑消防供配電的要求
根據(jù)《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“高規(guī)”）規(guī)定，一類(lèi)建筑應(yīng)按一級(jí)負(fù)荷要求供電，即應(yīng)由兩個(gè)獨(dú)立電源供電，二類(lèi)建筑應(yīng)按二級(jí)負(fù)荷要求供電，即應(yīng)由兩回路電源供電。
1.1 消防電源的構(gòu)成
通常認(rèn)為主電源和應(yīng)急電源構(gòu)成消防電源，正常時(shí)消防用電設(shè)備由主電源供電，當(dāng)主電源發(fā)生故障時(shí)則由應(yīng)急電源供電。
1.2 常用的高層建筑消防電源
方案1為雙電源高壓?jiǎn)文妇€不分段供電方式，兩回路高壓電源，正常時(shí)一用一備。這種方式供電的可靠性較差，一般不宜用在高層建筑。
方案2為雙電源高壓?jiǎn)文妇€分段方式，兩回路高壓電源同時(shí)供電，互為備用。這種方式的供電可靠性較高，尤其對(duì)消防用電設(shè)備的兩個(gè)電源要求在最末一級(jí)自動(dòng)切換的規(guī)定易于實(shí)現(xiàn)，目前較常用的主接線方式。
方案3為三電源高壓?jiǎn)文妇€分段方式，三回路高壓電源，正常時(shí)為兩用一備。這種接線方式具有較高的可靠性，適用于一級(jí)負(fù)荷中大容量的重要用戶(hù)。
方案4為規(guī)模較小的高層建筑，由于用電量不大，當(dāng)?shù)孬@得兩個(gè)電源又較困難，附近又有380V的電源時(shí)，可采用一路高壓電源作為主電源，380V電源作為應(yīng)急電源。如果經(jīng)濟(jì)允許，也可采用柴油發(fā)電機(jī)組作為應(yīng)急電源。
2 高層建筑消防供配電方式要求
目前高層建筑中，最常用的供電方式就是在雙電源的基礎(chǔ)上增配柴油發(fā)電機(jī)組作為應(yīng)急電源，即滿足一級(jí)負(fù)荷別重要的供電要求。
2.1 消防配電方式
常用低壓配電有放射式、樹(shù)干式、混合式三種，其中混合式綜合了放射式和樹(shù)干式的優(yōu)點(diǎn)，是目前高層建筑用得最多的一種消防配電方式。
2.2 目前幾種常用的消防配線方式
（1）在普通電纜外壁涂防火涂料保護(hù)；（2）穿金屬管或PVC塑料管明敷在墻體上，外壁涂刷防火涂料保護(hù)；（3）穿金屬管或PVC塑料管暗敷設(shè)在不燃燒體結(jié)構(gòu)內(nèi)；（4）導(dǎo)線的絕緣或護(hù)套采用高氧指數(shù)（一般>30）的阻燃材料；（5）使用一種不燃無(wú)機(jī)材料作為耐火型絕緣層。
2.3 根據(jù)“高規(guī)”規(guī)定，消防用電設(shè)備的配電線路應(yīng)符合下列要求
（1）當(dāng)采用暗敷設(shè)時(shí)，應(yīng)設(shè)在不燃燒體結(jié)構(gòu)內(nèi)，且保護(hù)層厚度不宜小于30mm。（2）當(dāng)采用明敷設(shè)時(shí)，應(yīng)采用金屬管或金屬線槽上涂防火涂料保護(hù)。（3）當(dāng)采用絕緣和護(hù)套為不延燃材料的電纜時(shí)，可不穿金屬管保護(hù)，但應(yīng)敷設(shè)在電纜井內(nèi)。
3 杜爾伯特人民醫(yī)院消防供配電的可靠性分析
3.1 建筑的基本情況
杜爾伯特蒙古族人民醫(yī)院主樓高44m，屬一類(lèi)高層民用建筑。高壓供電采取雙電源單母線分段方式，無(wú)應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組。低壓配電方式采用混合式，消防電源分別取自?xún)啥文妇€并在末端配電箱處自動(dòng)切換。
3.2 醫(yī)院主樓消防設(shè)備供電的可靠性分析
醫(yī)院主樓已有兩個(gè)電源供電，消防控制室、消防電梯等消防負(fù)荷的供電在最末一級(jí)配電箱處設(shè)置自動(dòng)切換裝置，基本符合“高規(guī)”對(duì)一類(lèi)高層建筑的供電要求。但是，這兩回路電源取自同一變電所，實(shí)則是一個(gè)電源，當(dāng)電網(wǎng)或變電所發(fā)生事故時(shí)，不能保證消防設(shè)備的供電。另外，當(dāng)非消防負(fù)荷故障時(shí)，有可能使變壓器出現(xiàn)自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)跳閘（當(dāng)母線檢修時(shí)，該開(kāi)關(guān)也要斷開(kāi)），如果此時(shí)另一路供電由于管理不善或超負(fù)荷運(yùn)行時(shí)間過(guò)長(zhǎng)等原因又發(fā)生故障，就會(huì)造成電網(wǎng)供電全部中斷。
3.3 解決方法
解決問(wèn)題的最佳方案是增配應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組，從保證消防設(shè)備供電的可靠性和經(jīng)濟(jì)合理性等方面考慮，一類(lèi)建筑應(yīng)在原來(lái)雙電源的基礎(chǔ)上增配應(yīng)急柴油機(jī)組，二類(lèi)建筑則應(yīng)推薦配備應(yīng)急柴油機(jī)組。原因分析如下：
（1）可靠性分析。根據(jù)規(guī)范要求，一類(lèi)建筑的消防設(shè)備應(yīng)有兩個(gè)獨(dú)立電源供電。但是，供電部門(mén)往往不能滿足這個(gè)要求，只從電網(wǎng)取兩回路電源不能保證消防設(shè)備供電的可靠性。
（2）合理性分析。“高規(guī)”規(guī)定，消防設(shè)備供電應(yīng)按《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》要求設(shè)計(jì)。而該規(guī)范規(guī)定的一級(jí)負(fù)荷別重要負(fù)荷并未涉及消防負(fù)荷，其消防供電只需有兩個(gè)電源就可以滿足規(guī)范要求。認(rèn)為，這樣的規(guī)定是不合理的。尤其對(duì)新出現(xiàn)的超高層建筑的消防負(fù)荷沒(méi)有要求增配柴油發(fā)電機(jī)組，顯然是不符合實(shí)際情況的。
另外，據(jù)調(diào)查，雖然規(guī)范沒(méi)有規(guī)定，但目前新建的一類(lèi)建筑和一些二類(lèi)建筑均安裝了應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組。現(xiàn)行“高規(guī)”對(duì)消防配電線路要求也有一些不合理的地方，就原因分析如下：
（1）現(xiàn)行“高規(guī)”沒(méi)有給出線路耐高溫限度與時(shí)間限度，這與“以性能為基礎(chǔ)”的建筑防火設(shè)計(jì)發(fā)展方向是相違背的。
（2）現(xiàn)行“高規(guī)”未能反映新型管材的發(fā)展，只規(guī)定采用金屬管。實(shí)際上我省生產(chǎn)的難燃PVC管在許多工程中已代替金屬管得到廣泛應(yīng)用，而且也能滿足電線電纜的防火要求。
（3）穿金屬管或PVC管明敷外壁涂防火涂料保護(hù)時(shí)，一般防火涂料的有效期較短，往往過(guò)幾年就失去耐火性能。認(rèn)為規(guī)范應(yīng)當(dāng)提出相應(yīng)的措施
4 結(jié)語(yǔ)
綜合考慮可靠性、經(jīng)濟(jì)性和工程實(shí)際情況，一類(lèi)高層建筑必須在雙電源的基礎(chǔ)上增配柴油發(fā)電機(jī)組作為應(yīng)急電源，二類(lèi)建筑應(yīng)推薦配備柴油發(fā)電機(jī)組。在保證電源供電的同時(shí)，還應(yīng)根據(jù)消防配電線路所處的環(huán)境及重要程度積極而又合理的選用電線電纜。
參考文獻(xiàn)：
關(guān)鍵詞：電子加速器；低能；自屏蔽；臥式角尺型
1概述
中國(guó)國(guó)內(nèi)高頻高壓型電子加速器經(jīng)過(guò)30年的生產(chǎn)消化，目前電子加速器性能已經(jīng)比擬美國(guó)IBA產(chǎn)品，甚至某些性能已經(jīng)超過(guò)其同類(lèi)產(chǎn)品。在低能電子加速器中，0.5MeV和0.8MeV自屏蔽加速器應(yīng)用最為廣泛，電子加速器性能也有了很大的提升。但是在追求電子加速器高性能的同時(shí)忽略了電子加速器結(jié)構(gòu)優(yōu)化和輻照產(chǎn)品的適用性，結(jié)構(gòu)布局一直沿用了傳統(tǒng)方式，并沒(méi)有太大的改變。
優(yōu)化電子加速器的結(jié)構(gòu)，迎合市場(chǎng)發(fā)展、在提升加速器性能的同時(shí)，充分掌握電子加速器理論、結(jié)構(gòu)、力學(xué)和工藝等各方面知識(shí)；從而合理性、適用性和安全性出發(fā)，開(kāi)發(fā)不同結(jié)構(gòu)的電子加速器，以滿足不同的產(chǎn)品和使用要求。
根據(jù)輻照產(chǎn)品的不同和電子加速器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)開(kāi)發(fā)自屏蔽體和束下傳輸裝置，以達(dá)到不同產(chǎn)品的輻照要求，具有結(jié)構(gòu)緊湊、操作方便、維修簡(jiǎn)單和安全可靠等特點(diǎn)。
2 全臥式自屏蔽電子加速器結(jié)構(gòu)
2.1 全臥式加速器。全臥式結(jié)構(gòu)采用角尺型全臥式結(jié)構(gòu)。角尺型全臥式結(jié)構(gòu)（見(jiàn)圖1）是國(guó)內(nèi)加速器制造企業(yè)吸收國(guó)外角尺型電子加速器技術(shù)，在角尺型電子加速器技術(shù)的基礎(chǔ)上自主研發(fā)的一種全新機(jī)型。
角尺型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)將高頻高壓電源與加速管束流引出分成兩個(gè)部分，在結(jié)構(gòu)布置上形成直角連接，采用臥式角尺形設(shè)計(jì)，只需對(duì)電子加速管及束流引出部分進(jìn)行屏蔽，而高頻高壓電源部分不需要屏蔽，高頻高壓電源部分臥式結(jié)構(gòu)，便于維修內(nèi)部倍壓系統(tǒng)及高頻電極板組件，并且由于加速管置于獨(dú)立鋼筒內(nèi)，二者互不干擾，檢修調(diào)試時(shí)更便于判斷故障點(diǎn)所在。
角尺型全臥式電子加速器是將角尺形電子加速器垂直安裝的加速管及束流引出部分水平安裝。在技術(shù)上克服電子加速器加速管、倍壓系統(tǒng)水平安裝變形、加速管鋼筒水平移動(dòng)、鈦窗及真空管件水平安裝等問(wèn)題。（1）加速管水平安裝是此類(lèi)型電子加速器重點(diǎn)解決問(wèn)題，支撐機(jī)構(gòu)保證加速管水平安裝的變形問(wèn)題，并且支撐機(jī)構(gòu)必須保證絕緣要求。（2）倍壓系統(tǒng)、高頻電極板臥式安裝同樣需要保證支撐問(wèn)題，保證強(qiáng)度要求和變形量要求。（3）鈦窗與真空管道水平安裝，重點(diǎn)考慮各密封面密封圈的更換，由于在輻照的過(guò)程中產(chǎn)生大量的臭氧，臭氧具有高腐蝕性，必須考慮更換的便捷性。
2.2 自屏蔽體。屏蔽體采用前后開(kāi)合結(jié)構(gòu)，前半部分屏蔽體內(nèi)部安裝束下傳輸裝置，可通過(guò)走行腳輪電機(jī)帶動(dòng)前后移動(dòng)。后半部分屏蔽體安裝鈦窗及真空管件，所有預(yù)埋穿線孔設(shè)定在一個(gè)集成屏蔽盒里，整體安裝在后半部分屏蔽體內(nèi)后下方。由于臥式結(jié)構(gòu)，鈦窗水平安裝架空在屏蔽體中部，因此在屏蔽體內(nèi)部鈦窗的上下左右位置非常寬敞，維護(hù)檢修方便。屏蔽體整體結(jié)構(gòu)采用矩形設(shè)計(jì)，形狀規(guī)則，屏蔽計(jì)算簡(jiǎn)單，制造方便。按照國(guó)標(biāo)定義，任何一年的有效劑量為50mSv。而根據(jù)最優(yōu)化原則，屏蔽防護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)，職業(yè)放射工作人員的年劑量目標(biāo)值不高于5mSv。
2.3 束下傳輸系統(tǒng)。從圖2可以看出，束下傳輸裝置安裝在屏蔽體前半部分里面，成垂直安裝狀態(tài)，輥筒軸穿過(guò)屏蔽體在屏蔽體外端安裝滾動(dòng)軸承，所有傳動(dòng)部件均安裝在屏蔽體外面，保證所有旋轉(zhuǎn)部件和傳動(dòng)部件不被電子束照射和臭氧腐蝕，保證相關(guān)部件的使用壽命。由于屏蔽體內(nèi)空間較小，熱量得不到及時(shí)散發(fā)，在大束流輻照的過(guò)程中，屏蔽體內(nèi)部溫度較高，因此輥筒內(nèi)部必須通水冷卻，并且需要對(duì)分線輥等不通水部件進(jìn)行吹冷卻風(fēng)冷卻。需有穿線或片的時(shí)候，屏蔽體前半部分移出，整個(gè)束下傳輸裝置暴露在面前，操作人員只需站在地上即可進(jìn)行穿線作業(yè)。
3 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
3.1 操作。束下傳輸裝置采用垂直安裝結(jié)構(gòu)，整體安裝在屏蔽體的前半部分，在進(jìn)行穿線、穿片操作時(shí)，把屏蔽體前半部分電動(dòng)移出即可，操作簡(jiǎn)單、安全可靠。采用角尺型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，高頻高壓電源部分無(wú)需屏蔽處理，只需對(duì)加速管鋼筒進(jìn)行屏蔽即可達(dá)到屏蔽要求，由于加速管鋼筒上沒(méi)有接線口等不規(guī)則接口，屏蔽處理簡(jiǎn)單、方便。并且節(jié)省屏蔽材料，從而降低設(shè)備成本。
3.2 檢修維護(hù)。全臥式自屏蔽加速器高頻高壓電源部分和加速管束流引出部分均為水平安裝，在維修時(shí)，沿鋼筒底板軌道方向移出鋼筒即可對(duì)上述鋼筒內(nèi)部元器件進(jìn)行檢修，并且維修人員無(wú)需爬高、無(wú)需吊裝，在地上即可進(jìn)行操作。鈦箔是電子加速器的易損元件，需要定時(shí)更換或檢修，由于鈦窗水平放置后，維修人員只要站在鈦窗前面即可操作。整改鈦窗暴露在面前便于真空檢漏、更換鈦箔和觀察鈦箔使用情況。
3.3 廠房要求。由于加速器采用角尺型全臥式結(jié)構(gòu)，加速器整體高度很低，設(shè)備高度主要考慮束下結(jié)構(gòu)尺寸要求后的屏蔽體高度。并且無(wú)需配備行吊等起重設(shè)備。全臥式自屏蔽加速器在設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮用戶(hù)立場(chǎng)，在屏蔽體上把臭氧風(fēng)機(jī)、鈦窗冷卻風(fēng)機(jī)安裝位置、管道走向等輔助設(shè)備集成設(shè)計(jì)。用戶(hù)只要考慮地面承重問(wèn)題，無(wú)需做管道預(yù)埋等輔助工作。
4 結(jié)束語(yǔ)
隨著電子加速器的不斷成熟，在追求電子加速器性能的同時(shí)必須對(duì)電子加速器的結(jié)構(gòu)、用途、工藝特點(diǎn)等，從用戶(hù)的角度出發(fā)，不斷優(yōu)化電子加速器結(jié)構(gòu)，只有這樣才能進(jìn)一步的迎合市場(chǎng)需求和時(shí)代的發(fā)展。
參考文獻(xiàn)
[1]國(guó)家標(biāo)準(zhǔn).GB1887-2002.電離輻射防護(hù)與輻射安全基本標(biāo)準(zhǔn)[S].2002，
10.
一、電力系統(tǒng)穩(wěn)定性
電力系統(tǒng)的任務(wù)是向用戶(hù)提供源源不斷、質(zhì)量合格的電能。由于電力系統(tǒng)各種設(shè)備,包括發(fā)電機(jī)、變壓器、輸電線路、斷路器等一次設(shè)備及與之配套的二次設(shè)備,都會(huì)發(fā)生不同類(lèi)型的故障,從而影響電力系統(tǒng)正常運(yùn)行和對(duì)用戶(hù)正常供電。電力系統(tǒng)穩(wěn)定可以概括的定義為它能夠運(yùn)行于正常運(yùn)行條件下的平衡狀態(tài),在遭受干擾后能夠恢復(fù)到可以容許的平衡狀態(tài)。保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定是電力系統(tǒng)正常運(yùn)行的必要條件。只有在保持電力系統(tǒng)穩(wěn)定的條件下,電力系統(tǒng)才能不間斷地向用戶(hù)提供合乎質(zhì)量要求的電能。
二、為什么要提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性
電力系統(tǒng)是由發(fā)電、供電和用電設(shè)備組合在一起的一個(gè)整體,各設(shè)備之間相互關(guān)聯(lián),某一個(gè)設(shè)備運(yùn)行情況變化(如參數(shù)改變、發(fā)生事故等),都會(huì)影響到其他設(shè)備,有時(shí)甚至?xí)罢麄€(gè)電力系統(tǒng)。因此,當(dāng)電力系統(tǒng)的生產(chǎn)秩序遭受擾亂時(shí),系統(tǒng)應(yīng)能自動(dòng)迅速消除擾亂,繼續(xù)正常工作,這就是電力系統(tǒng)應(yīng)該具備的穩(wěn)定運(yùn)行能力。這種能力的大小取決于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、設(shè)備性能和運(yùn)行參數(shù)等多方面的因素。如果超過(guò)穩(wěn)定運(yùn)行能力的限度,電力系統(tǒng)就會(huì)失去穩(wěn)定,發(fā)電機(jī)就不正常發(fā)電,用戶(hù)就不能正常用電,并且引起系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)的巨大變化,往往會(huì)造成大面積停電事故,會(huì)使生產(chǎn)停頓,生活混亂,甚至危及人身和設(shè)備的安全,給國(guó)民經(jīng)濟(jì)造成極大損失。可見(jiàn)電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行是關(guān)系安全生產(chǎn)的重大問(wèn)題。
電力系統(tǒng)穩(wěn)定分為兩類(lèi):靜態(tài)穩(wěn)定和動(dòng)態(tài)穩(wěn)定。靜態(tài)穩(wěn)定是指發(fā)電機(jī)在穩(wěn)定狀態(tài)運(yùn)行時(shí),經(jīng)受某種極其微弱的干擾后,能自動(dòng)恢復(fù)到原來(lái)運(yùn)行狀態(tài)的能力,其恢復(fù)到原來(lái)運(yùn)行狀態(tài)的能力用靜態(tài)穩(wěn)定儲(chǔ)備系統(tǒng)來(lái)衡量。電力系統(tǒng)具備靜態(tài)穩(wěn)定性是正常運(yùn)行的基本條件。動(dòng)態(tài)穩(wěn)定是指電力系統(tǒng)受到大的干擾時(shí),如大容量負(fù)荷突然切除、發(fā)生短路故障等,能從原來(lái)的狀態(tài)迅速過(guò)渡到新的運(yùn)行狀態(tài),并在新的狀態(tài)下穩(wěn)定運(yùn)行的能力。
三、電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的基本要求
1、供電可靠性高
電力系統(tǒng)運(yùn)行可靠性就是系統(tǒng)承受擾動(dòng)的能力,可以以系統(tǒng)的穩(wěn)定程度來(lái)描述。系統(tǒng)穩(wěn)定又可分在系統(tǒng)中常發(fā)生的小擾動(dòng)時(shí)的靜穩(wěn)定性和大擾動(dòng)時(shí)的動(dòng)穩(wěn)定性。擾動(dòng)是多種多樣的,如輸電線短路、增加負(fù)荷或甩負(fù)荷等。電力系統(tǒng)可靠性取決于發(fā)供電設(shè)備和線路的可靠性、電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和接線、備用容量、運(yùn)行方式(靜態(tài)穩(wěn)定和動(dòng)態(tài)穩(wěn)定儲(chǔ)備)以及防止事故連鎖發(fā)展的能力。
保證供電可靠性,首先要求系統(tǒng)元件的運(yùn)行具有足夠的可靠性。元件發(fā)生事故不僅直接造成供電中斷,而且可能發(fā)展成為全局性的事故。經(jīng)驗(yàn)表明,電力系統(tǒng)的全局性事故往往是由于局部事故擴(kuò)展而成。其次要求增加抗干擾能力,保證不發(fā)生或不輕易發(fā)生造成大面積停電的系統(tǒng)瓦解事故。為此,除了要不斷提高運(yùn)行人員的技術(shù)水平和責(zé)任心外,還要采用現(xiàn)代化的監(jiān)測(cè)、控制設(shè)備。
2、電能質(zhì)量高
電能質(zhì)量以電壓、頻率以及正弦交流電的波形來(lái)衡量。用電設(shè)備是按額定電壓設(shè)計(jì)的,實(shí)際供電電壓過(guò)高或過(guò)低都會(huì)使用電設(shè)備的運(yùn)行技術(shù)指標(biāo)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行指標(biāo)下降,甚至不能正常工作。一般規(guī)定,電壓偏移不應(yīng)超過(guò)額定電壓值的士5%。頻率的變化同樣影響用電設(shè)備的正常工作,以電動(dòng)機(jī)為例,頻率降低引起轉(zhuǎn)速下降,頻率升高則轉(zhuǎn)速上升,對(duì)轉(zhuǎn)速有嚴(yán)格要求的部門(mén),如紡織廠,其產(chǎn)品的質(zhì)量可能降低。電力系統(tǒng)規(guī)定,頻率偏移應(yīng)不超過(guò)±0.2-0.5Hz。
隨著自動(dòng)化及電子技術(shù)應(yīng)用的發(fā)展,接入系統(tǒng)整流設(shè)備的增多,引起諧波比重增大,如不采取嚴(yán)格的濾波措施,將對(duì)用戶(hù)產(chǎn)生不利影響。因此檢測(cè)和控制諧波開(kāi)始成為維護(hù)電能質(zhì)量的重要一環(huán)。
3、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和設(shè)備選用合理
一個(gè)穩(wěn)定的電力系統(tǒng)要有合理的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)。為保持電力系統(tǒng)正常運(yùn)行的穩(wěn)定性和頻率、電壓的正常水平,系統(tǒng)應(yīng)有足夠的靜態(tài)穩(wěn)定儲(chǔ)備和有功、無(wú)功設(shè)備備用容量,并有必要的調(diào)節(jié)手段,在正常負(fù)荷波動(dòng)和調(diào)節(jié)有功、無(wú)功潮流時(shí),均不發(fā)生自發(fā)振蕩-在正常方式下,系統(tǒng)任意一個(gè)元件發(fā)生單一故障時(shí),不應(yīng)導(dǎo)致主系統(tǒng)發(fā)生非同步運(yùn)行,不發(fā)生頻率崩潰和電壓崩潰,在事故后經(jīng)調(diào)整的運(yùn)行方式下,電力系統(tǒng)應(yīng)有符合規(guī)定的靜穩(wěn)定儲(chǔ)備,其他元件按規(guī)定的事故過(guò)負(fù)荷運(yùn)行。
4、工作人員技術(shù)過(guò)硬
工作人員必須認(rèn)真學(xué)習(xí)設(shè)備工作原理和操作規(guī)程,熟悉電力系統(tǒng)正常運(yùn)行和特殊運(yùn)行方式,掌握繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置整定方案和工作原理并能正確運(yùn)用;有操作性強(qiáng)的緊急預(yù)案,掌握事故處理的原則和方法;堅(jiān)持巡視制度和交接班制度,對(duì)電力系統(tǒng)內(nèi)的設(shè)備定時(shí)巡視,對(duì)當(dāng)前的設(shè)備運(yùn)行狀況做到心中有數(shù),并對(duì)當(dāng)班的主要工作做好事故預(yù)想,提前做好應(yīng)對(duì)措施,以便在發(fā)生異常時(shí)能及時(shí)果斷處理。
四、提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的措施實(shí)倒
廣電中心電力系統(tǒng)按其使用性質(zhì)分類(lèi),屬一級(jí)重要負(fù)荷。現(xiàn)有二路高壓進(jìn)線,四臺(tái)低壓變壓器為廣電中心各負(fù)荷供電。如果電力系統(tǒng)運(yùn)行中出現(xiàn)不穩(wěn)定事故,將會(huì)波及到電視、廣播、有線網(wǎng)絡(luò)、微波信號(hào)傳輸,其后果是極為嚴(yán)重的。因此,防止電力系統(tǒng)穩(wěn)定性被破壞,爭(zhēng)取不發(fā)生系統(tǒng)瓦解和長(zhǎng)時(shí)間大面積停電,是廣電中心電力系統(tǒng)運(yùn)行的一項(xiàng)重要任務(wù)。為提高廣電中心電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性,采取三項(xiàng)措施:高壓側(cè)采用自動(dòng)互投、低壓側(cè)采用手動(dòng)互投、負(fù)荷側(cè)采用互投配電箱。
1、高壓側(cè)采用自動(dòng)互投
采用高壓側(cè)自動(dòng)互投,可以保證雙路高壓電源供電時(shí),其中一路高壓電源發(fā)生故障時(shí),自動(dòng)由另一路高壓電源為下端變壓器提供電源,不至于造成長(zhǎng)時(shí)間停電事故。廣電中心配電室采用雙回路高壓進(jìn)線,兩路電源分別來(lái)自于不同的開(kāi)閉所,每路高壓進(jìn)線連接兩臺(tái)變壓器。正常運(yùn)行時(shí),兩路高壓母線均帶電,分別給各自連接的變壓器供電,中間的母聯(lián)開(kāi)關(guān)聯(lián)絡(luò)斷開(kāi)。一旦其中的一路高壓電源失電,二次系統(tǒng)會(huì)立即判斷出有一路高壓進(jìn)線電源發(fā)生故障,報(bào)警,同時(shí)母線聯(lián)絡(luò)刀閘自動(dòng)合閘,四級(jí)變壓器將改由另一路下常的高壓電源供電。
2、低壓側(cè)采用手動(dòng)互投
采用低壓側(cè)手動(dòng)互投,可以保證一臺(tái)變壓器發(fā)生故障時(shí)由另一臺(tái)正常工作的變壓器為故障變壓器的負(fù)荷提供電源。可以根據(jù)負(fù)荷容量,有選擇地切斷不重要的負(fù)荷,保證重要負(fù)荷的供電。正常運(yùn)行時(shí)。四臺(tái)變壓器分別為各自連接的負(fù)荷提供電源,1#變壓器與2#變壓器、3#變壓器與4#變壓器之間的母線聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)均為斷開(kāi)。現(xiàn)在1#、2#變壓器為例,一旦l#變壓器發(fā)生故障,可根據(jù)實(shí)際需要,由工作人員手動(dòng)操作,有選擇地切斷部分不太重要的負(fù)荷,合上1#、2#變壓器間的母線聯(lián)絡(luò)開(kāi)斷,由正常工作的2#變壓器為選定的負(fù)荷提供電源。
本文介紹了一種在線測(cè)量電纜絕緣的方法，實(shí)現(xiàn)不停機(jī)前提下，實(shí)時(shí)在線檢測(cè)電纜絕緣情況，特別適合于長(zhǎng)電纜供電的電潛泵負(fù)載絕緣監(jiān)測(cè)應(yīng)用。本文介紹了該測(cè)量方法的原理及電路設(shè)計(jì)。
【關(guān)鍵詞】
絕緣電阻；在線監(jiān)測(cè)
1前言
隨著電力電子器件的蓬勃發(fā)展，電力電子設(shè)備應(yīng)用越來(lái)越廣泛，而絕緣電阻，作為衡量電力電子設(shè)備絕緣性能好壞的重要參數(shù)之一，越來(lái)越受到人們的關(guān)注。絕緣電阻在線監(jiān)測(cè)儀（以下簡(jiǎn)稱(chēng)監(jiān)測(cè)儀）用于星型連接的，工作電壓在交流3600V及以下的潛油電機(jī)正常工作時(shí)，實(shí)時(shí)測(cè)量高壓電纜絕緣電阻。
2監(jiān)測(cè)儀工作原理
工程上，測(cè)量設(shè)備的絕緣電阻一般采用高壓條件下測(cè)量絕緣電阻的方法進(jìn)行，如數(shù)字多用表、兆歐表等[1]。但是在動(dòng)態(tài)測(cè)量時(shí)不能引進(jìn)一個(gè)額外的高壓，這樣對(duì)電機(jī)系統(tǒng)會(huì)有影響。通常測(cè)量絕緣電阻的方法有[2]：（1）電流恒定，測(cè)量電壓；（2）電壓恒定，測(cè)量電流；（3）測(cè)量電壓電流比：R=U/I。本文采用第二種方法，即電壓恒定，測(cè)量電流的方法來(lái)測(cè)量絕緣電阻。測(cè)量絕緣電阻原理圖，如圖1所示。其中，直流信號(hào)電源電壓V恒定，限流電阻Ra、Rc，采樣電阻Rb、Rd，絕緣電阻記為Rx，分別對(duì)兩個(gè)回路進(jìn)行計(jì)算，這樣，我們只需要檢測(cè)出V1、V2的值，就可以得到絕緣電阻的值。當(dāng)絕緣體出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，在高壓電源的影響下，絕緣體會(huì)出現(xiàn)絕緣下降，這時(shí)，我們引入一個(gè)低壓直流信號(hào)電源，對(duì)此時(shí)的絕緣電阻進(jìn)行實(shí)時(shí)在線測(cè)量，根據(jù)疊加原理，這時(shí)的測(cè)量結(jié)果就是真實(shí)的絕緣電阻，同時(shí)又不會(huì)對(duì)負(fù)載產(chǎn)生影響。
3硬件設(shè)計(jì)
系統(tǒng)原理圖如圖2所示。監(jiān)測(cè)儀系統(tǒng)以單片機(jī)C8051F500為控制核心。由原理圖可知，三相降壓變壓器原邊通過(guò)高壓電纜連接到潛油電機(jī)輸入電源，其中線通過(guò)導(dǎo)線連接到直流信號(hào)電源正端。直流信號(hào)電源負(fù)端經(jīng)采樣電路接大地。潛油電機(jī)工作時(shí)，高壓電纜對(duì)地絕緣電阻記為Rx，Rx上有泄漏電流流過(guò)。這樣，監(jiān)測(cè)儀直流信號(hào)電源正端，通過(guò)三相降壓變壓器、高壓電纜、絕緣電阻Rx，經(jīng)由大地、監(jiān)測(cè)儀采樣電阻，回到電源負(fù)端，形成整個(gè)測(cè)量回路。
3.1測(cè)量回路電流采樣電路測(cè)量回路中直流信號(hào)電源電壓V恒定，Rc為限流電阻，Rd為采樣電阻。回路中的電流轉(zhuǎn)換為模擬電壓信號(hào)V1，經(jīng)過(guò)模擬電路調(diào)理后輸入單片機(jī)，記為CPU1。如圖3所示。
3.2基準(zhǔn)電壓電路直流信號(hào)電源、Ra和Rb組成基準(zhǔn)電壓回路。與采樣電路類(lèi)似，對(duì)此回路進(jìn)行模擬電壓信號(hào)采樣后，輸入單片機(jī)，記為CPU2。如圖4所示。單片機(jī)對(duì)CPU1和CPU2進(jìn)行處理、計(jì)算后得到絕緣電阻的測(cè)量值。測(cè)量結(jié)果經(jīng)RS485發(fā)送到觸摸屏顯示輸出。為了濾除潛油電機(jī)系統(tǒng)交流信號(hào)對(duì)監(jiān)測(cè)儀的干擾，以及保證監(jiān)測(cè)儀系統(tǒng)可靠運(yùn)行，在三相降壓變壓器中點(diǎn)和大地之間接濾波電容CO。
3.3頻率采樣電路采集三相降壓變壓器副邊模擬電壓信號(hào)，如b相和c相，經(jīng)模擬電路調(diào)理后輸入單片機(jī)。如圖5所示。
4監(jiān)測(cè)儀軟件設(shè)計(jì)
監(jiān)測(cè)儀根據(jù)絕緣電阻隨電氣設(shè)備供電電壓變化而變化的特點(diǎn)，采集同一個(gè)采樣周期內(nèi)絕緣電阻變化的最大值、最小值、中間值、平均值為測(cè)量所得數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)在單片機(jī)內(nèi)。其中中間值為采樣周期內(nèi)最大值和最小值的平均值。采樣周期隨潛油電機(jī)系統(tǒng)頻率變化而變化。由于采樣信號(hào)和干擾信號(hào)為同頻信號(hào)，因此不能采用傳統(tǒng)的濾波方式進(jìn)行濾波，所以采用軟件濾波的方式。并且，采樣間隔時(shí)間隨著電源頻率的變化而變化。監(jiān)測(cè)儀每42小時(shí)存儲(chǔ)一組數(shù)據(jù)，可以記錄190天的數(shù)據(jù)。在觸摸屏上以曲線回放的形式，形象的展示了該時(shí)期內(nèi)絕緣電阻的變化情況，方便用戶(hù)分析數(shù)據(jù)。
參考文獻(xiàn)：
[1]高電壓技術(shù)（第二版）[M].北京:中國(guó)電力出版社,2009.
關(guān)鍵詞：高壓電源模塊 直流變換器穩(wěn)壓 自激推挽振蕩 串聯(lián)調(diào)整
1 概述
在PMT用電源模塊領(lǐng)域中，電源模塊的輸出電壓較高，但輸出電流很小，總的輸出功率不大。但PMT對(duì)輸出高壓的穩(wěn)定性及紋波噪聲的要求很高，尤其是測(cè)量微弱光信號(hào)時(shí)，再加上串聯(lián)調(diào)整控制方式設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，而且在低功率場(chǎng)合比開(kāi)關(guān)電源的成本要低，所以在PMT應(yīng)用領(lǐng)域，串聯(lián)調(diào)整的控制方式相對(duì)開(kāi)關(guān)電源來(lái)說(shuō)有很大的優(yōu)勢(shì)。但串聯(lián)調(diào)整方式下，調(diào)整管的功耗較大，電源模塊效率僅有35%，且輸出功率較大時(shí)調(diào)整管需要散熱，這導(dǎo)致電源模塊體積不能做小。
針對(duì)以上問(wèn)題，我們?cè)诖?lián)調(diào)整的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，通過(guò)改變調(diào)整管與自激推挽變換器的連接方式，來(lái)達(dá)到降低功耗，提高效率的目的。改進(jìn)后的電路，調(diào)整管的功耗有了很大的降低，效率可達(dá)70%左右。
2 原理介紹
圖1是串聯(lián)調(diào)整穩(wěn)壓方式下，實(shí)現(xiàn)高壓模塊的原理框圖。
原理為：輸入端輸入直流低壓，經(jīng)調(diào)整管輸入到振蕩電路，逆變升壓，然后通過(guò)整流電路形成直流高壓。在高壓輸出端，通過(guò)采樣電阻將輸出信號(hào)的變化量，反饋到運(yùn)算放大器，運(yùn)算放大器將反饋信號(hào)與基準(zhǔn)電壓比較、放大后去控制調(diào)整管，以達(dá)到穩(wěn)壓的目的。此圖中沒(méi)有給出調(diào)整管與振蕩電路的具體連接方法，根據(jù)調(diào)整管與振蕩電路的連接方式不同，可分為電源電壓調(diào)整和振蕩調(diào)整兩種。
2.1 電源電壓調(diào)整型
電源電壓調(diào)整型原理見(jiàn)圖2，由圖中可見(jiàn)，調(diào)整管與振蕩電路串聯(lián)，且調(diào)整管充當(dāng)振蕩電路的供電電源，所以輸出的功率全部由調(diào)整管提供，這里調(diào)整管起主要的功率放大作用，而振蕩電路中兩三極管工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)，起能量的轉(zhuǎn)換作用，所以此種連接方式下，調(diào)整管功耗很大，電源模塊整體效率不高。
2.2 振蕩調(diào)整型
振蕩調(diào)整型原理見(jiàn)圖3，由圖中可見(jiàn)，調(diào)整管發(fā)射極通過(guò)電阻連接到振蕩三極管的基極，調(diào)整管與振蕩電路的供電，直接由低壓電源來(lái)提供，調(diào)整管只供給振蕩三極管基極所需的電流，對(duì)振蕩電路起控制作用，而兩個(gè)振蕩三極管工作在放大狀態(tài)，起放大作用。因此調(diào)整管功耗大大降低，整體效率得到了提高。
3 兩種連接方式下振蕩波形比較
3.1 電源電壓調(diào)整型振蕩波形
電源電壓調(diào)整型振蕩波形見(jiàn)圖4，因?yàn)閮烧袷幦龢O管工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)，所以?xún)晒茌喠鹘惶鎸?dǎo)通，振蕩幅度取決于輸入電壓，輸出功率與調(diào)整管基極電流和放大能力有關(guān)。
3.2 振蕩調(diào)整型振蕩波形
振蕩調(diào)整型振蕩波形見(jiàn)圖5，從波形上來(lái)看，兩振蕩三極管工作在放大狀態(tài)，兩管交替工作，輸出電壓幅度和功率與兩振蕩三極管的放大能力有關(guān)。
4 實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比
采用兩種控制方式分別做成電源模塊，其參數(shù)對(duì)比如下，見(jiàn)表1。
由表1可見(jiàn)，當(dāng)輸出功率一定時(shí)，采用振蕩調(diào)整型電路的效率比采用電源電壓調(diào)整型電路的效率，至少高出一倍。
5 結(jié)論
從上面的分析可以看出兩種電路的實(shí)質(zhì)為，電源電壓調(diào)整型實(shí)際上是調(diào)整管進(jìn)行功率放大，屬單管功率放大，所以其效率較低；而改進(jìn)的振蕩調(diào)整型電路為兩振蕩三極管進(jìn)行功率放大，屬雙管推挽功率放大，所以其效率比單管高了一倍。
參考文獻(xiàn)：
[1]清華大學(xué)工程物理系，射線儀器電子學(xué)，原子能出版社.
【關(guān)鍵詞】脈階調(diào)制；脈沖直流電源；加速極；降壓收集極行波管
1 引言
脈階調(diào)制（PSM）技術(shù)是瑞士BBC（Brown Boveri）公司于1983年首先提出并發(fā)展的，最初的目的是應(yīng)用于大功率廣播發(fā)射機(jī)中以替換傳統(tǒng)的乙類(lèi)真空管調(diào)制器。采用開(kāi)關(guān)模式的調(diào)制方式代替了真空管線性調(diào)制方式，廣播發(fā)射機(jī)的效率得以大幅提高。
近年來(lái)，隨著各種新的電力電子器件和控制技術(shù)的發(fā)展，IGBTs、DSP控制以及其它新器件新技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于PSM技術(shù)中，PSM調(diào)制器的指標(biāo)更優(yōu)化，也因此在更多的領(lǐng)域中得以應(yīng)用，尤其是大功率直流脈沖電源的設(shè)計(jì)中。
2 PSM技術(shù)
PSM技術(shù)的一個(gè)顯著特點(diǎn)是把主整電壓化整為零，即把主整高壓分成若干個(gè)低壓輸出的電源模塊。這些電源模塊相串聯(lián)，電源的輸出電壓取決于投入的模塊數(shù)。這樣，可根據(jù)需要增減模塊串聯(lián)數(shù)，而形成脈沖階梯波形。
PSM的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示。
圖1 PSM拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
該電路由若干相同的直流電源模塊串聯(lián)而成，每個(gè)電源模塊包括一個(gè)直流電源VDC，開(kāi)關(guān)S和一個(gè)旁路二極管D。開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)的電源模塊由二極管旁路，為電流提供通道，任一模塊的開(kāi)斷都不影響電源的輸出。
開(kāi)關(guān)S的斷開(kāi)和閉合對(duì)應(yīng)模塊輸出電壓的兩個(gè)狀態(tài)。
Voff=-VD VD：旁路二極管的導(dǎo)通壓降
Von=VDC-VS VS：開(kāi)關(guān)S的導(dǎo)通壓降
若PSM電源由N個(gè)電源模塊串聯(lián)，其中n個(gè)模塊導(dǎo)通。則PSM電源的輸出電壓
Vout=n（VDC-VS）-（N-n）VD
如果忽略二極管和開(kāi)關(guān)S的導(dǎo)通壓降，則對(duì)應(yīng)有
Voff=0 Von=VDCS Vout=n?VDC
任何時(shí)刻電源的輸出電壓取決于投入的模塊數(shù)。在理想情況下，通過(guò)控制電源模塊投入的數(shù)量就可以實(shí)現(xiàn)輸出電壓從0-n?VDC的階梯變化。
3 調(diào)制和保護(hù)原理
當(dāng)PSM電源的輸出是一個(gè)直流脈沖電壓時(shí)，PSM電路的作用是通過(guò)增減投入的電源模塊數(shù)來(lái)補(bǔ)償由于負(fù)載變化和母線電壓波動(dòng)帶來(lái)的輸出電壓波動(dòng)，提供一個(gè)恒定的脈沖電壓輸出。電源電壓調(diào)節(jié)原理見(jiàn)圖2。
圖2 電壓調(diào)節(jié)原理
由主控制系統(tǒng)構(gòu)建的快保護(hù)和內(nèi)置控制構(gòu)建的慢保護(hù)組成了電源的保護(hù)電路。內(nèi)置控制實(shí)現(xiàn)邏輯控制，狀態(tài)監(jiān)控及過(guò)壓欠壓等慢保護(hù)。電源過(guò)流時(shí)，由主控來(lái)的保護(hù)信號(hào)直接驅(qū)動(dòng)關(guān)斷所有開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)快保護(hù)。
4 基于PSM技術(shù)的大功率脈沖電源
在行波管（TWT）發(fā)射機(jī)中，采用多降壓收集極，可以減少回流，提高收集極效率，這樣行波管的總效率也得以提高。每個(gè)收集極置于不同電位。如前所述，PSM電源的特點(diǎn)比較適合用于多收集極行波管，特別是大功率行波管。多收集極行波管電源原理圖如圖3所示。
圖3 多收集極行波管電源原理圖
很明顯，利用PSM技術(shù)，只要將不同電位的收集極聯(lián)結(jié)到相應(yīng)電位的直流電源模塊上，就可以很方便的實(shí)現(xiàn)多收集極降壓電源，圖中行波管的三個(gè)降壓收集極分別與不同電位的電源模塊相聯(lián)。在電源模塊的操作中，要注意每個(gè)收集極電流應(yīng)正確分配，這一點(diǎn)通過(guò)程序控制不難實(shí)現(xiàn)。
一種大功率兩收集極行波管，峰值功率200kW，占空比1%，陰極電壓-50kV（對(duì)地），第一收集極35kV（對(duì)陰極），第二收集極18kV（對(duì)陰極）。電源可由80個(gè)模塊組成，單個(gè)模塊設(shè)計(jì)輸出為700V，全部模塊投入時(shí)，輸出電壓56 kV，提供了10%的冗余。在沒(méi)有附加PWM調(diào)制時(shí)，電壓精度可以達(dá)到0.7%。如果附加PWM調(diào)制，電壓精度可以達(dá)到0.1%。
在700V電壓等級(jí)上，各種原器件的選擇比較容易，型號(hào)較多，并且價(jià)格也比較合理。由于電源功率耗散小，使用強(qiáng)迫風(fēng)冷就足夠了。
5 結(jié)論
PSM技術(shù)的誕生為一些特殊的大功率高壓電源的設(shè)計(jì)帶來(lái)了根本的變化，具有高可靠性、高冗余度、高效率、打火時(shí)進(jìn)入弧道的能量小等特點(diǎn)。模塊化結(jié)構(gòu)使得設(shè)計(jì)和維護(hù)更加方便靈活，與傳統(tǒng)的電源方案相比較，具有較大優(yōu)勢(shì)。并且，隨著固態(tài)開(kāi)關(guān)器件的發(fā)展，PSM技術(shù)必將應(yīng)用于更廣泛的領(lǐng)域。
參考文獻(xiàn)
[1]李序葆，趙永健.電力電子器件及其應(yīng)用（第一版）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2003.
[2]黃俊，王兆安.電力電子變流技術(shù)（第三版）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1996.
[3]王一農(nóng)，杜世俊，劉小寧等.EAST中性束注入器加速極電源設(shè)計(jì)[J].合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)， 2005（10）.
