高壓靜電除塵用電源調壓特性分析

為了得到高壓靜電除塵電源工作于串聯(lián)諧振斷續(xù)電流模式下的調壓特性及選擇一種適宜的控制方式，在分析電路工作原理的基礎上，通過數(shù)學公式推導出了反映電路輸出特性的解析表達式，分析了控制參數(shù)對電路調壓特性的影響。通過仿真主要研究了調頻、調占空比和調輸入電壓3種控制方式下電路特性的對比，結果表明，采用調節(jié)輸入電壓的控制方式具有較低的諧振電流峰值和有效值，是一種適合于高壓靜電除塵的控制方式，最后通過樣機給出了實驗結果。
0 引 言

工作于斷續(xù)電流模式下的串聯(lián)諧振變流器能夠在較寬的輸出電壓范圍內因具有平均充電電流恒定、方便的實現(xiàn)功率器件的軟開關等特點，而被廣泛應用于高壓電容器負載充電系統(tǒng)中,但這類應用中輸出負載僅為儲能電容器。而實際高壓應用中很多情況下輸出側存在持續(xù)消耗能量的連續(xù)負載，如高壓靜電除塵電源,其負載等效為電容電阻并聯(lián)電路,且輸出電壓需要可調節(jié)，但目前僅有很少的文章對這一方面稍加提及,且未深入討論。本文將分析串聯(lián)諧振電流斷續(xù)工作模式下靜電除塵電源電路的調壓特性及存在的問題，并在此基礎上提出了幾種改進的方法，并通過仿真研究了電路在幾種控制方式下的調壓特性，最后給出了實驗結果。

1 電路工作原理

帶連續(xù)負載的串聯(lián)諧振高壓電源的主電路拓撲見圖1，變壓器變比為行，Lr為諧振電感，Cr為諧振電容，Ts、fs分別為開關周期和開關頻率，Tr、fr分別代表諧振周期和諧振頻率，it為諧振電流，Uout、Iout分別代表輸出電壓和輸出電流，C0、R0分別為負載電容和電阻，n2C0≥Cr成立。

圖1 串聯(lián)諧振高壓電源的主電路拓撲

為減小開關損耗，電路采用軟開關技術，選取Ts＞2Tt，串聯(lián)諧振電路工作在諧振電流斷續(xù)模式下，開關管能夠實現(xiàn)零電流開通、零電壓零電流關斷，其工作過程波形圖見圖2。

圖2 串聯(lián)諧振電流斷續(xù)工作模式下的波形圖

t0～t1期間，開關管S1、S4導通，ir＞0，電路正向諧振。能量由電源輸入傳遞至諧振環(huán)節(jié)，同時向負載側傳遞。S1、S4零電流開通，此工作過程電路圖見圖3。

圖3 t0～t1期間等效電路圖