高功率密度电容器充电电源
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作者: 贾小文 王刚
摘 要：对于带电阻器的高压直流电源来说，虽然其电路较为简单，但是该设备的体积过大，并且效率不高，只能在要求不高的环境下使用；谐振充电电源对电容容量的要求很高，但是其调整率很差。所以应该选择适合容器的充电方式，从而达到更高的性价比。
【关键词】高功率 充电电源 重复频率
对于传统的直流电源的设计来说，其目的是为了向固定的负载机型电压的输出。但是，对于高功率的例子加速器、闪光灯和其他脉冲系统来说，系统在运作时需要爆发出短暂的巨大能量，其能量能迅速的对电容器进行充电工作，电容器的重复频率即其放电的频率，其中包含激光设备发出的几kHz频率、大型电容器发出的0.01Hz频率。当电容器释放完其储存的电源能量，需要及时对其进行补充电源，并且达到规定电压标准。充电时的效率、电压的稳定度、效率等都是衡量其性能的重要指标。
1 高压直流电源系统中带有充电电阻设备
该技术是采用高压直流的技术，电阻器将电源输送至电容器中，当电容器本身的电压与其输出的电压为统一数值时，充电模式即将结束，当电容器进行放电工作时，电阻器将隔离电源与脉冲负载。该技术操作的优点在于其具有简便性和可靠性，并且不需要太高的成本，但是它也有其不足之处：在预期情况中，电容器进行充电模式时，电阻的电流量和容器的流量是相同的，但是高压直流电源设备的效率最高只有50%左右，所以它只适用于功率不高且线路不复杂的环境。
2 谐振充电设备
虽然这项技术比较简单，但是还是存在一定的限制，C2的大容量成本有所提高，但是在图二中，仅仅只要一根晶体管即可，但是需要使用到闸流管或者将晶闸管串联，从而提升设备电压等级，设备的负载频率要使防电墙C1进行安全的充电，直至i（t）为0。T1就会自行关闭，开关的实际大小阻碍了电路的更新工作，所以会发生漏电的现象，u（t）也会受其影响产生漂移故障，电路参数中的函数代表设备放电所需的时间，其参数会根据设备温度、寿命的变化而变化，其放电时间也随之变化。
3 高频变化器充电电源
高频变换器的技术十分先进，其开关的故障问题几乎为零且谐波分量不大，储能的元件体积不会占用过大的空间，下面本文就几种普遍的电容器进行探讨。
3.1 串联谐振变化器
该技术是采用高压直流的技术，电阻器将电源输送至电容器中，当电容器本身的电压与其输出的电压为统一数值时，充电模式即将结束，当电容器进行放电工作时，电阻器将隔离电源与脉冲负载。该技术操作的优点在于其具有简便性和可靠性，并且不需要太高的成本，但是它也有不足之处：在预期情况中，电容器进行充电模式时，电阻的电流量和容器的流量是相同的，但是高压直流电源设备的效率最高只有50%左右，所以它只适用于功率不高且线路不复杂的环境。
当电压在输出值上达到预先设定好的标准时，系统就会自动停止对其充电，并断开充电线路。这个时候，谐振电流值可能不会立即变为零的状态，因此操作人员需要对电路进行缓冲，避免在这期间电路遭到损坏。在操作中利用谐振电力能够改善原有的电压调整率。为更好提高充电效率，电路在工作状态下最好保持在低于谐振频率一半水平，这时电路处于断续模式，在开快损耗方面相对较低。
图3所示的是多付变绕组，它能够很方便的输出高压，但是它的工艺比较复杂，适用于中功率的场合。
图4使用的是定频的方式进行充电，该谐振电流的变化很大，当电流充到规定数值时，其谐振电流几乎为零。
3.2 反激变换器
在此电路中，可以看到电路较好的完成了功率因素的矫正。其工作的原理是，当设备的开关处于闭合状态时，变化器侧边的电流量就会加大，当电流上升到一定数值时，设备的开关就会处于断开状态，电流就会将能量通过副边绕组，然后输送至电容器中，开关进行闭合时，其电流的传输也就随之结束，下一个周期的运转开始进行不断的重复。对于功率因素的矫正工作，可以采取峰值电流检测的方式。在充电模式下，功率因数的矫正是十分必要的，因为在这个环境下，交流电源的电流会很大。
一般来说，电压器都具备电路保护功能，其要求是要在电路开启的情况下进行保护，其缺点是对开关的损害较严重，电路器件的应力也很大，只适用于小功率的场合。
4 结束语
电容器充电电源和传统的直流电源有着很大的不同，电容器的充电电源不仅要能够在设备接近短路的状态下工作，同时，当遇到输出电压最大化时，也要保证设备能够顺利工作。
参考文献
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[3] 刘军.LCC-SPRC高压高频大功率电除尘电源的理论分析与功率参数设计[D].浙江大学，2010（09）.
作者单位
赛维石油仪器设备有限公司 河北省廊坊市 065001
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