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諧振斷續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

工作于斷續電流模式下的串聯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消耗能量的連續負載，如高壓靜電除塵電源,其負載等效為電容電阻并聯電路,且輸出電壓需要可調節，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。本文將分析串聯諧振電流斷續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

帶連續負載的串聯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，串聯諧振電路工作在諧振電流斷續模式下，開關管能夠實現零電流開通、零電壓零電流關斷，其工作過程波形圖見圖2。

圖2 串聯諧振電流斷續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節，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