介質阻擋等離子體串聯(lián)諧振式電源

由于實際諧振電源控制電路在電流過零關斷驅動IGBT時存在誤差,產(chǎn)生瞬時脈沖震蕩不可避免,驅動誤差越小則脈沖震蕩越小,脈沖震蕩小,電源電子開關IGBT工作安全性就高。圖4和圖2中的波形毛刺就是IBGT驅動關斷誤差形成的脈沖震蕩電流,它表明在大功率工作狀態(tài)下,本文研制的電源系統(tǒng)在電流過零關斷控制串聯(lián)負載諧振方面,達到了很高的技術水平,完全保證電源大功率狀態(tài)下長時間連續(xù)工作的要求,結果令人滿意。
2)電源變負載自適應運行特性
本文研制電源系統(tǒng)的又一重要特點時變負載自適應運行特性,這一優(yōu)點對工程應用尤為重要。眾所周知,實際工業(yè)負載很難做到非常穩(wěn)定,特別是大功率負載尤其如此。
所謂變負載自適應運行特性是指電源的諧振控制系統(tǒng)并不固定系統(tǒng)諧振頻率,系統(tǒng)諧振頻率是由系統(tǒng)中存在具有感性的高頻變壓器和具有容性的DBD反應器負載所決定,它們實際上構成了一個R、L、C串聯(lián)諧振電路。系統(tǒng)負載發(fā)生變化時,系統(tǒng)諧振頻率亦發(fā)生變化。本文研制電源諧振控制電路是通過檢測主諧振電流實現(xiàn)電流過零軟關斷控制,因此,諧振控制與負載特性無關,從而實現(xiàn)電源的變負載自適應運行特性。
在本文研制電源系統(tǒng)的工程運用試驗中,發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的負載不穩(wěn)定,濕度對負載電氣特性產(chǎn)生不良影響。在不同天氣情況下進行了系統(tǒng)的負載測試,顯示系統(tǒng)負載的電阻特性發(fā)生很大變化,從1.56MΩ~200.0MΩ。電源系統(tǒng)的在負載變化情況下,運行諧振頻率相應變化,運行結果見圖5。

3)大功率長時間工業(yè)運行特性
大功率諧振電源啟動是發(fā)生電子開關IGBT燒損事故最危險時刻,諧振啟動過程的良好設計是研制電源的第一個關鍵問題,本文研制電源系統(tǒng)很好解決了這一難題。
本文研制電源在配套的大型阻擋介質放電負載上已經(jīng)過無數(shù)次啟動,至今為止尚未發(fā)生IGBT燒損現(xiàn)象,完全滿足工業(yè)應用要求。
圖6是本文研制電源在大功率啟動過程的IGBT觸發(fā)信號和諧振主電流特性曲線,主諧振回路經(jīng)過6~8個諧振周期,主諧振電流達到了穩(wěn)定工作電流,諧振電流包絡線增長平滑。

為了配合介質阻擋放電DBD反應器的工業(yè)試驗,本文研制電源進行了長期運行工作可靠性考核,包括48小時12~30kw電源連續(xù)運行無故障,至今為止累計運行數(shù)千小時無故障,整個電源系統(tǒng)性能狀態(tài)穩(wěn)定。
圖7是隨機采集的電源工作狀態(tài)諧振輸出電流Io的波形曲線,圖中(a)和(b)是分別在不同時間尺度200μs和1.0ms的波形描述。圖7(a)中出現(xiàn)的少量曲線毛刺說明:盡管采用電流過零電子開關軟關斷技術,由于電子器件實際性能和大功率工作狀態(tài),仍然會出現(xiàn)少量瞬時電流震蕩脈沖,但不影響IGBT的安全工作。圖7(b)呈現(xiàn)的諧振電流包絡線波動現(xiàn)象,分析認為是整個諧振系統(tǒng)電路中的約300Hz低頻因素造成。

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