www.gt-e.ru * ООО "ГТ-Электрофизика" * РОССИЯ * г. Липецк * +7(4742) 37-70-94, email:gte@lipetsk.ru
 Главная > Стабилизированные ВИП >

Построение квазирезонансных высоковольтных стабилизированных источников


СилаНаши источники построены по схеме квазирезонансный инвертор (Quasi Resonant Converter) - высоковольтный трансформатор - умножитель напряжения. Использование кварирезонансного преобразователя уменьшает динамические потери ключей при коммутации и, самое главное, позволяет эффективно использовать высоковольтные трансформаторы, имеющие большое значение индуктивности рассеяния.

Трансформаторы высоковольтных блоков имеют большое количество витков вторичной обмотки, значительный коэффициент трансформации, заметную емкость. Электрическая изоляция трансформаторов обеспечивается, обычно, твердотельной монолитной, маслянной или газовой изоляцией. В наших источниках используется, преимущественно, твердотельная изоляция. Частоты собственного последовательного и параллельного резонанса высоковольтных высокочастотных трансформаторов, имеющих выходное напряжение несколько киловольт и более, находятся в области или близко к области рабочих частот. Это предопределяет резонансный режим работы таких трансформаторов.

zcs

Напряжение на выходе высоковольтного трансформатора составляет, обычно, несколько киловольт переменного тока, по форме близкого к синусоидальному и частотой квазирезонанса до 100 кГц.

С высоковольтного трансформатора (трансформаторов) переменное напряжение поступает на вход умножителя напряжения, построенного по одно или двухпериодной схеме в зависимости от требуемого выходного напряжения и тока.

Для измерения и стабилизации выходного напряжения используется обратная связь с выхода высоковольтного блока с использованием комбинированного резистивно-емкостного делителя высокого напряжения. В малогабаритных источниках высокого напряжения используются делители с высоким сопротивлением. Высокое сопротивление вместе с паразитной емкостью делителя на землю и другие элементы схемы определяет постоянную времени обратной связи. Уже при напряжениях в несколько десятков киловольт полоса пропускания резистивного делителя становится недопустимо малой. Использование комбинированных делителей напряжения позволяет обеспечить необходимую полосу пропускания для обеспечения быстрой реакции высоковольтных источников на изменение тока нагрузки.

Для обеспечения безотказной работы в любых условиях и получения приемлемых габаритов высоковольтного умножителя напряжения на напряжения до 120 кВ и миллиамперные токи используется высококачественная твердотельная изоляция. По сравнению с газовой или жидкостной изоляцией, твердотельная позволяет уменьшить габариты и увеличить надежность высоковольтных блоков.

Во время работы источника высокого напряжения в нагрузке могут возникать пробои и короткие замыкания. При появлении пробоя или короткого замыкания выходной ток умножителя напряжения не может быть ограничен изменением режима работы квазирезонансного инвертора. Конденсаторы секций умножителя напряжения имеют заряд, определяемый их емкостью. Так устроены умножители напряжения. На некоторое время ток в нагрузке будет определяться выходным напряжением, суммарной емкостью умножителя и характеристикой нагрузки. Если не принять мер, то пробой в нагрузке может привести к выходу из строя высоковольтных диодов умножителя напряжения. Для защиты высоковольтных диодов умножителя напряжения при пробоях в источниках используются безиндуктивные токоограничительные высоковольтные резисторы на полное значение выходного напряжения. Резисторы ограничивают максимальный ток разряда конденсаторов умножителя напряжения при пробое или коротком замыкании в нагрузке на допустимом для диодов значении. Если в источнике высокого напряжения с использованием умножителя напряжения используется токоограничительный резистор, то при возникновении замыкания нагрузки, энергия запасенная в конденсаторах умножителя напряжения выделяется на токоограничительном резисторе. На короткое время к токоограничительному резистору прикладывается полное выходное напряжение высоковольтного источника питания и выделяется значительная энергия. Если режим пробоев не является основным, то нецелесообразно использовать токоограничительный резистор, практически, на полную выходную мощность. Целесообразно ограничить максимальную мощность выделяемую на токоограничительных резисторах каким либо способом.

Если нагрузка представляет собой электрический промежуток в газе , то при возникновении пробоя в нагрузке напряжение на нагрузке уменьшается из-за наличия внутреннего сопротивления источника и срабатывания защиты. В результате ток в нагрузке уменьшается и электрическая прочность нагрузки может начать восстанавливаться. Если напряжение на нагрузке от источника начнет восстанавливаться слишком быстро, то может возникнуть следующий пробой и так далее до срабатывания защиты по допустимому количеству пробоев. Поэтому, целесообразно востанавливать напряжение на нагрузке не сразу после сброса, а через некоторый промежуток времени.

В исполнении без ЖКИ при появлении пробоя источник сбрасывает напряжение и восстанавливает его по определенному алгоритму, заданному при изготовлении. Время задержек фиксировано и не может изменятся пользователем. При 10 последовательных пробоев в течении любого временного окна 20 секунд источник выключается.

В исполнении с ЖКИ пользователь может сам изменять, если ему это понадобится, временные задержки востановления напряжения после пробоя и количество допустимых пробоев в течении временного окна равного 20 секундам. Это позволяет, например, минимизировать пропадание паряжения на нагрузке и при этом не допускать возникновения повторного пробоя. Более подробно