摘要：本文首先阐述了高稳定度高压电源的设计思想，接着对系统数学模型的建立与特性进行了探讨。 关键词：高压电源；高稳定度；频率特性 引言 高压电源是现代电力电子技术的重要研究内容之一，由初期工频经历中频变压机组，发展到目前25 kHz左右的全控型器件逆变供电，体积和质量大幅降低，整机性能不断提高，被广泛应用于电子显微镜、离子注入机、电子束焊机等静电装置中，如在电子显微镜领域，高压电源为电子源发射的电子束提供加速电压，决定电子速度的大小。由于电镜中电磁透镜只能对单一速度的电子理想聚焦、成像，要求输出高压具有较高的稳定度，辅助透镜电子源产生优质的单一波长电子束，开展高稳定度高压电源的研究，对促进国内带电粒子装备的发展具有重要意义。 1 高稳定度高压电源的设计思想 （1）因为灯丝电压的高低直接影响到大电流开关的触发质量，如：灯丝电压太低，阴极发射能力不足，增益会降低；灯丝电压太高，阴极活性物过分蒸发，会导致大电流开关寿 命缩短。因此要求灯丝电源必须提供高稳定度的电压输出。
（2）大电流开关的灯丝具有冷态电阻小，热态电阻大的特点，灯丝电源在开机的瞬间易受浪涌电流（十几安培）的冲击，会影响其寿命。因此灯丝电源要具有抗大电流冲击的能力。
（3）大电流开关触发后，会反馈回一个幅度近30kV脉冲电压和100kA 脉冲电流的高压脉冲，会直接损坏电源本身及影响周围其他仪器。因此灯丝电源还要具有抗高压反馈脉冲冲击的能力。
1.1 隔离高压触发反馈脉冲干扰技术
高压隔离变压器的设计是利用高压隔离变压器初次极间的电容所形成的交流阻抗并且断开地环路来隔离高压脉冲的冲击。同时在高压隔离变压器的输入端也接入高压旁路电容，这样就可以隔离高压触发反馈脉冲通过电源对后面测试仪器的影响。
将电源和仪器之间加入高压隔离变压器，可以起到阻断耦合路径的作用。接入高压隔离变压器后可以断开地环路。而且这种连接对正常传输电流的阻抗是很低的，但对纵向的噪声电流来说，它却有着很高的阻抗，即50Hz的基波成分几乎可以畅通无阻地通过，而高频成分却被削弱，所以在高稳定度高压电源中，高压隔离变压器是必不可少的。
接入高压隔离变压器把设备电源与进线电源隔离开来，把噪声干扰的路径切断，从而达到抑制噪声干扰的效果。可以有效地抑制窜入交流电源中的噪声干扰。隔离变压器属于感性负载，能抑制电流的突变，能有效地减少浪涌电流，减小电压高低的突变性及电源波动等，抑制从电源线引人的高压脉冲对电源产生干扰；能从根本上防止由于地电位扰动所引起的电源工作失常。
1.2 抗大电流冲击、高稳定度电源的技术
大电流开关的灯丝具有冷态电阻小，热态电阻通电后逐渐增大的特点，因此在开机时直流电源易受浪涌电流（十几安培）的冲击，会影响到灯丝加热电源的寿命和可靠性。同时为保证大电流开关的可靠性，稳定触发及其寿命，要求灯丝加热电源提供高稳定度的电压输出。
为此，低压电源部分采用缓起动和集成稳压技术来实现。以集成稳压技术实现为大电流开关的灯丝提供高稳定度的电源输出；以缓启动技术实现阻遏开机瞬间浪涌电流（大于10A）对低压电源的冲击。
为了减小浪涌电流的冲击，避免低压开关电源提前损坏，在低压开关电源电路的设计上采取措施，即将低压开关电源电路与缓起动电路设计相接合。使灯丝电压缓慢增加至额
定值，使电流亦缓慢增加，从而避免了浪涌电流的冲击。缓起动电路采取从零开始平滑提升的办法，利用其输出电压相应改变的原理，达到了输出电压从零平滑升高的目的。
压铸机料筒的设计 1.3 大功率扼流圈
由于低压开关电源的输出工作电流达到了1.6A，因此要求扼流圈自身的直流阻抗很小，使其自身的直流压降很小；同时为了增加脉冲高压在它上面的压降，又要求它的交流阻抗要很大。为了得到较高的交流阻抗，在选择扼流圈磁芯时，要优选导磁率高的磁芯。拼接墙
工作频率远高于截止频率时，电阻增量远大于电抗增量，阻抗增量接近电阻增量，此时扼流圈接近于一个电阻器，它不仅能抑制而且能吸收反馈脉冲的能量。
1.4 抗干扰技术
（1）低压开关电路的输出直流电流达1.6A，因此要求高压脉冲扼流圈的直流电阻要很小，以使其直流压降很小；为了增加反馈高压脉冲在它上面的压降，又要求它的交流阻抗很大。为了得到较高的交流阻抗，在扼流圈磁芯的选材上，要选磁导率高的磁芯。
（2）在低压开关电路与氢闸管灯丝之间串入电感量为10mH 的并行双扼流圈，使100kHz的频率信号能形成约6.3kΩ 的阻抗。因而高压触发反馈脉冲就有约3／4的峰值压降在了高压脉冲扼流圈上。
（3）在低压开关电路的输入／输出线间，以及输入／输出与地之间，大量使用了高压旁路电容，组成了抗高压组件，遏制和泄放高压反馈脉冲的冲击，以防止在低压开关电路上形成过高的峰值电压，损坏低压开关电源的器件。同时接地也采用 “浮地”的方法来抑制环境的干扰。
（4）高压隔离变压器在绕制时将初级和次级分开绕制，并加屏蔽来减少其分布电容，以提高抗干扰能力。在220V 交流电源通过隔离变压器后又加装了滤波电路。这种滤波器对滤掉干扰频率有一定效果。因为L对较高频率有一定的阻抗，从电容C 来说，对高频阻抗小，因此可以为干扰频率提供回路，这对滤除干扰有效。
大电流开关在动作时，高压隔离变压器等效为大电容C；由于高压电容的旁路作用，此时的低压开关电源模块交流阻抗趋于零；高压脉冲扼流圈等效为电感L。总之，要使整个回路的交流阻抗尽可能大，使流入的高压峰值电流趋于零。
2系统数学模型的建立与特性分析
受环境变化、元器件老化和电网波动等因素影响，稳压系统的输入和输出不可避免地存在不确定性干扰和随机噪声。对于这款高增益电源电路，通过建立其稳压系统的数学模型，进一步分析其系统的稳定性及动态特性。
石材磨光机
将各元器件参数代入，得到高压电源主电路稳压系统的结构框图，如图1所示。根据图1，建立开环稳压系统的数学模型G(s)为：
图1 高压电源主电路稳压系统的结构框图
应用Matlab软件包，进行模型编译，绘制系统幅频特性曲线和相频特性曲线，如图2所示。张有雨
分析图2，这款高压稳压电源的开环系统在幅频增益大于零的频率范围内，相频增益曲线穿越－180°的次数为0，稳压系统的开环幅相曲线不包围(－1，j0)点，系统在右半平面为开环极点。由Nyquist稳定判据，稳压系统闭环稳定。根据开环系统Bode图可知，开环系统相位裕度为88.9°，说明其具有良好的增益裕度，电路频率补偿网络设计较为理想。系统带宽约为53 kHz，其幅频特性曲线在高频段发生明显衰减，可以有效抑制高频噪声，系统抗干扰能力较强。
图2 高压电源开环稳压系统Bode图
结束语
套管头
本款200 kV高压电源，其稳定度达到2×10－6/min，通过分析影响其高压稳定度的因素，加强了基准电压源设计。通过建立稳压系统的数学模型，分析系统的相位裕度为88.9°，系统稳定可靠，且具有较强的抗干扰能力。目前，这款高稳定度高压电源已应用于TDX-200F1透射电子显微镜，其高稳定度输出电压满足了透镜的高分辨率需求，稳定可靠的系统性能为透镜的正常运行提供了安全保障。
参考文献
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甲基化引物设计 [2]谢建.电除尘常用高压电源技术特点[J]. 钢铁技术. 2017(01).
[3]刘志强.静电除尘器高压电源的发展趋势探讨[J]. 科技创新与应用. 2016(01).
[4]谢建.电除尘常用高压电源技术特点[J]. 钢铁技术. 2017(01).
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