大功率脉冲电源的模块化设计及实现

2019-04-14 12:50:22 Westpac Electronics
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大功率脉冲电源标准化、模块化设计是电源技
术发展的一种趋势。通过提高电源功率密度,降低
电源成本,提高电源可靠性
[1],通用电源的标准化
和模块化设计方法已广泛应用于工业中。兰州重离
子加速器冷却储存环
(Main Cooler Storage Ring at
Heavy Ion Research Facility in Lanzhou,
HIRFL-CSRm)
是我国最大的一台重离子加速器,随
着重离子加速器性能的不断提高,电源性能也需不
断提高。但是加速器电源的特殊性使得加速器用电
源,特别是动态电流输出的脉冲电源的模块化和标
准化设计还存在一些困难。本文针对兰州重离子加
速器上大面积应用的一种大功率脉冲开关电源,提
出了一种标准化模块化设计思路,并且搭建完成了
一台大功率脉冲电源进行验证。
1 大功率脉冲电源的结构设计
1.1 技术参数
HIRFL-CSRm 励磁电源工作于脉冲模式。其中
30 台四极铁电源为脉冲电源,输出最大脉冲平顶电
590 A,时间 1-5 s,平底电流 20 A,电流上升下
降时间是
3 s,跟踪误差小于±1×10-4。四极铁励磁
线圈电感为
79.6 mH,电阻为 91.4 mΩ。脉冲电源工
作波形如图
1,电源主电路采用 H 桥拓扑结构[2]
如图
2 所示。
1 CSRm 四极铁脉冲电源工作电流波形
Fig.1 Current wave of power supply.
1.2 电源各元部件的模块化和标准化设计
模块化标准化设计首先需将电源划分为几个部
分,各部分功能及结构上相对统一;其次需仔细研
究各组成部分,进行集成化设计,形成各个功能模
块;最后对各个模块进行标准化设计,形成一系列
的标准化功能模块。标准化环节最重要的是各模块
的接口设计以及模块功能优化,以便于增加模块的
互换性,最大发挥各模块的使用效率。根据以上原
则以及国内电源厂商的具体情况,
CSR 主环脉冲电
源可划分为前级整流滤波、功率变换、高频滤波、
控制及继电保护几个功能模块
[3],如图 2 所示。

0755-88267606 00852-2763 5991 021-5489 1460