时间：2023-05-30 10:36:53
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇高压电源，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
在星点高压电源控制系统中，既有模拟信号又有数字信号，数字信号的高电平为5V，低电平为0V，实际的高电平为3.2V以上，低电平为1.4V以下；因此，控制系统所受干扰极易引起数字电路的逻辑状态发生改变，引起系统的逻辑和时序混乱。另外，由于现场电磁干扰严重，影响采集数据的真实性，不利于反馈控制系统工作。针对控制系统的具体情况，其可能的干扰源包括射频干扰、电源干扰以及信号通道产生的干扰。（1）射频干扰[3]。射频干扰指复杂的电磁环境对计算机控制系统及接口电路造成的干扰。实验证明，现场接地开关的动作产生的干扰及负载设备打火都容易引起控制系统的误动作。（2）电源干扰[4]。工频电源电压的大幅度波动或电流冲击有可能通过变压器、整流和稳压电路进入数字电路，经过滤波，各种高频辐射干扰有较大衰减，而一些低频干扰叠加在50Hz电源波形上，难以滤除，形成差模干扰。
此外，还存在着由电力电子和各种继电器切换时向电网倒灌的瞬态干扰，如浪涌、快速脉冲群等现象。（3）信号通道干扰[5]。相关信号一般需要经过信号调理转换才能接入控制系统，在信号传输过程中存在干扰因素，包括信号间的串扰、阻抗不匹配引起的反射及从信号输出线间接引入的干扰。若接地不当，地线与接地回路之间也会形成干扰。（a）为现场内的某设备在实验期间的干扰情况，比较可以发现，实验期间的电磁干扰相当严重。（b）为实验期间此套高压电源的一些控制信号和输出电压的测量信号，可以发现，在现场的高压脉冲调制器开通和关断瞬间，对设备的干扰比较严重，圈A和圈B已经表示出来；圈C则是显示当现场的接地开关动作时，对控制信号和电压输出信号造成的干扰，正常的控制信号是在5V范围以内，而当接地开关动作时，控制信号可以达到10V，这也表明接地开关的动作确实对现场设备造成非常大的电磁干扰；圈D则是显示在高压输出波形上叠加的测量干扰信号，这直接影响控制系统的精准度。由此可见，整个高压电源控制测量系统工作在一个非常恶劣的环境下，有必要研究并且解决这些问题。
抗干扰设计
提高高压电源控制测量系统的抗干扰能力可以从硬件和软件两个方面考虑。其中，硬件系统的抗干扰设计是提高系统抗干扰能力的根本，软件抗干扰设计则是主要抑制外来干扰的作用。在这套高压电源控制测量系统中，进行了大量的抗干扰方面的设计。硬件抗干扰措施
（1）电源[6]。整套控制系统是由工频电源供电，电网中本身含有浪涌电压噪声，同时由于现场的大功率制冷设备运行时也产生较大的高频尖峰脉冲，为此，需要对电源进行一些处理。首先，整套控制系统采用1∶1的隔离变压器为整套控制系统提供电源，其初级绕组和次级绕组都是分开绕制，各自加以屏蔽，可以减小初次级之间的分布电容；另外，由于控制接口部分抗干能力弱些，抛开开关电源，制作了高性能直流+5V、+12V、-12V的线性电源，为控制系统的电路提供工作电压。
（2）滤波和去耦[7]。在接口机箱的电源进线处增加电源滤波器，在电路板的设计上，在冲击电流较大的器件电源端加旁路电容，对信号处理电路入口处、每一个集成块电路增加滤波电容。这些措施都可以降低瞬态电流的影响，并且对高频干扰进行滤波处理。另外，对于抗干扰能力弱、开关电流比较大的器件，在芯片的电源线和地线间直接增加去耦电容。
（3）屏蔽和接地。屏蔽隔离是提高控制系统抗干扰能力的有效措施，将控制系统的接口部分用机箱屏蔽、整套控制系统用机柜屏蔽都能有效减少射频干扰的影响。对于高压电缆，采用了屏蔽电缆，抑制它作为噪声源向外部信号产生干扰。而对于信号电缆，为使其在噪声环境中不受噪声的电磁耦合，也采用屏蔽电缆，并且屏蔽体两端接地，减小回路所包围的面积，尽量选择双绞线作为屏蔽信号导线，减小噪声电流。考虑系统接地时，将机箱与机柜的外壳与电缆的屏蔽层直接与大地相连，能起到防漏电及屏蔽的效果。为了减小外部环境通过电源线对控制系统形成干扰，控制电路部分采用浮地方式，即将控制电路的地线与外部地线完全隔离，彻底切断外部干扰通过电源、地线串入数字电路。另外，在接口电路中广泛采用了光电耦合器件，使控制系统与外界通道做到完全的电气隔离。
（4）信号通道间的抗干扰。在A/D采集11路信号采用独立的屏蔽电缆，进入A/D采集卡时采用单端输入，可以有效地避免信号通道之间的干扰。另外，由于控制系统与外部联系较多，大多数采用光信号传输，远程的数字信号利用数字光纤，在控制机柜内，专门制作光电/电光信号转换板，将从其他系统送来的光信号转换为电信号，同时，送到其他系统的信号也都转换为光信号后进行传输。对于其他系统送来的模拟量，也都进行V/F和F/V转换后进行传输。这些措施，都可以减小信号间的相互干扰以及避免接收其他系统的干扰信号。软件抗干扰设计软件抗干扰主要是通过程序设计手段，使系统能识别错误操作、错误状态和错误信息，避免由此产生系统程序运行方面的错误。在这套控制系统中，程序主要处理数字量和模拟量，采用C++[8]编写软件，因此，软件设计时重点在这两方面进行处理。
（1）数字量的处理。数字量输入接口的噪声处理主要是程序延时和对输入数字量的多次识别，在规定的时间范围内，进行数字量的多次采样，然后按位进行逻辑乘，通过比较结果的判断来鉴别数字量输入信号的真伪，软件流程如图2。（2）模拟量的处理。在整套控制系统中，采集信号的准确度直接关系到控制系统的控制精度，由于高压输出要控制在1%的范围以内，需要根据电压采集信号进行反馈；另外由于高压电源的过压、过流保护相当重要，采集数据的准确度也直接关系到过压保护和过流保护是否准确到位，当系统出现过压、过流等情况时，需要立即做出反应，切断某些控制信号，使相关的控制信号由正值变为负值。基于以上两点，需要对采集到的数据进行处理，既保证数据采集的准确性，又需要保证程序合理有效地对故障进行反应处理。软件滤波的方法比较多，有限幅滤波法、中位值滤波法、算术平均滤波法、去最高最低值滤波法、递推平均滤波法、一阶滞后滤波法、加权递推平均滤波法等。在这套高压电源控制程序中，针对采样数据种类的不同，综合采用了递推平均滤波法、限幅滤波法、去最高最低值滤波法以及一阶滞后滤波法等几种数据处理方法。
在采集输出高压时，在采样时间允许范围以内，尽量多采集数据，对这些数据进行去最高最低值滤波，。在测量电机电压信号时，由于这个信号是用于在程序中前馈使用，变化不是太大，则采用递推平均滤波法；进行PID控制算法时，采用了一阶滞后滤波法。采用这些数字滤波方法以后，可以尽可能避免采集到干扰点，最大限度地使采集值接近真实值。其他抗干扰设计由于整个高压电源系统复杂，软件抗干扰和硬件抗干扰不可能解决所有问题，此时，可以尝试改变数据采集测量点等方法，在满足数据采集要求的情况下，尽量远离干扰源。例如，在这套电源控制系统中，由于负载远离电源，电源与负载之间是通过高压电缆进行连接，为了采集更为准确的高压输出信号，可以在负载侧直接进行测量，通过模拟光纤将采集值送到电源控制系统，这样也能减少电磁干扰。另外，对于接地开关干扰较大的情况，由于高压电源是脉冲工作方式，则可以采取在保证系统安全的情况下，延迟接地开关的动作时间，避免控制系统在电源工作期间受到干扰。
目前，在科学技术水平不断进步的推动下，国内外对于高压开关电源的研究取得了显著的成果，基本上满足了当前科研、装备以及社会生产的需要。然而，随着相关应用领域的不断发展，对高压开关电源性能提出了更高的要求，其现阶段面临的主要难题是高频、高压以及大功率。基于此点，本文首先分析了高性能大功率高压电源面临的主要技术问题，并在此基础上就高性能大功率高压电源的相关技术展开研究。
关键词：高性能；大功率；高压电源
中图分类号：TM51 文献标识码：A 文章编号：
一、高性能大功率高压电源面临的主要技术问题分析
（一）半导体器件
影响高压开关电源性能的主要因素有主功率开关管的耐压等级、开关速度、功率容量以及导通降压等。除此之外，还有二极管的耐压等级和反向恢复时间。科学技术水平的发展和进步，使高压、大功率半导体器件在材质和额定值方面获得了突飞猛进的发展。但是，单个高压功率开关器件的电压等级往往无法满足实际使用要求，这使得电源系统的电压等级遭到了一定程度的限制。为获取更高的电压，就需要将更多的功率开关器件进行串联。因半导体器件本身参数具有一定的离散性，当开通或是关断的瞬间，串联器件很难实现自动均压，从而导致各个器件所承受的电压全不相同，致使某些开关管会因为过电压而损坏，这样一来便会导致整个电源系统的可靠性降低。为此，必须增设相应的辅助均压电路，而这样势必会造成主电路的复杂程度增加，并且还对驱动信号的一致性要求非常高。所以，提高单个功率开关器件自身的电压等级，对于提高高压开关电源的电压等级和可靠性非常重要。
（二）高频高压变压器
一直以来，国内使用的高压电源中，变压器的工作环境都是在工频状态下，致使变压器本身的体积较为庞大，设备相对比较笨重。随着近些年来电力、电子技术的不断发展和完善，使得高压开关电源逐渐向高频化方向发展，电路当中高频高压变压器的大量应用，替代了中频变压器。当前，高压电源高频化发展的主要影响因素是高频、高压变压器，具体体现在如下几个方面上：
1.因高频、高压变压器的整体体积缩小，与耐压问题形成了非常鲜明的矛盾冲突。这里所指的耐压问题主要包括高压边对原边的耐压、高压边端部的耐压以及高压边对铁芯的耐压。由于变压器自身体积的缩小，使得绝缘距离受到了一定的限制。此外，想要进一步提高绝缘就必须使高压边与原边及对铁芯的距离越大越好，这样一来又会与降低漏感有相产生矛盾。
2.通常情况下，较高的输出电压对变压器的变比要求也相对较高，而当变比较大时，势必会导致变压器的非线性增加，从而会使漏感与分布电容相应增大，线路当中漏感的存在有可能引起电源关断时出现浪涌电压，这部分电压容易使开关管损坏。由此可见，高压变压器的变比不能过高。
3.磁芯材料的性能。在高频工作状态下，磁芯材质的性能对变压器以及整个电源系统的性能都会产生出较大的影响。高频、高压变压器采用的磁性材料应当符合以下要求：较高的饱和磁通密度和居里温度以及较低的功率损耗。无论控制驱动以及逆变电路的性能有多好，大多数高压开关电源还都需要采用高频、高压变压器进行升压，并由此获得所需要的高压输出，可见，变压器的设计是高压开关电源研制的关键之所在。
二、高性能大功率高压电源的相关技术研究
（一）高压电源的并联均流技术研究
在具体的工程应用中，为获得大功率的供电电源系统，往往会采用多个电源模块进行并联的方式来达到功率合成的目标。但是，因为这些并联的电源模块之间存在特性上的差异，从而会导致模块间所分担的电流不一致，电流分担较多的模块热应力相对较大，并且还有能出现过载的情况，容易使模块损坏，为此，必须采取相应技术措施解决这一问题，而并联均流技术是确保并联电源系统稳定运行的关键技术。对于由多个功率模块并联构成的电源系统而言，必须满足以下几点要求：其一，各个并联运行的电源模块都应当能够均匀分担负载总电流；其二，电源系统中采用的均流控制技术应当简单易行，并且要具有较强的抗干扰能力，同时还应具备良好的均流瞬间响应，当输入电压或是负载电流发生变化时，不会由于均流的过程而对输出电压的稳定性造成影响；其四，所采用的均流技术应当与整个电源系统的冗余设计相结合，这样有助于提高系统的运行可靠性及维修性。在电源系统中，自动控制技术的应用使电源并联均流技术日益成熟和完善，现阶段，用于均流的主要方法有以下几种：
1.外特性下垂法。该方法具体是指借助调节电源模块的外特性曲线斜率实现并联均流。某电源的外特性曲线如图1所示，其中曲线斜率即输出阻抗Z，它是负载电流变化量与模块输出电压变化量的比值，即。
（a）斜率曲线（b）阻抗等效
图1 功率变换模块的外特性曲线
若是可以使两个模块的输出阻抗接近于相等，则它们之间的斜率便会具备极为相似的外特性曲线，这样一来便能够达到均流的效果。较为简单的做法是对输出阻抗进行调整，如图2所示。
图2 整输出阻抗法
图2中给出的电路是由两级放大器构成，其中前级为电流放大器，后级为电压放大器，当该模块中的电流检测信号增大时，会导致降低，其输出电压也会相应随之下降，而此时的外特性会向下倾斜，并接近于其它模块的外特性，由此便可以实现均流的目的。经大量的实践的证明，这种方法是可行的。
2.自动均流法。该方法又可分为平均电流法和最大电流法两种。前者的优点是能够实现精确均流，缺点是当并联运行中的模块有某一个无法正常运行时，容易导致均流母线电压下降，从而造成各个模块的电压下降；后者由于是采用缓冲放大器提供电流信号，故此能够确保模块中输出电流最大的模块为主模块，这样便可以低阻抗来驱动均流母线。
3.外加控制器。这是一种非常简单易行的均流方法，具体是指在并联运行的各个模块电路中增设一个专用的均流控制器，借此来使各模块实现均流。经实践表明，采用该方法能够实现各个模块的均流，但在设计和调试过程中必须做到精细，否则会影响系统的运行稳定性。
（二）串联谐振变换器
谐振变换器大体上可分为以下三类，即串联谐振、并联谐振及混合谐振。本文重点对串联谐振变换器进行研究。
串联谐振变换器分为全桥型和半桥型，如图3所示。
（a）全桥型 （b）半桥型
图3 串联谐振变换器主电路
上图中的负载电阻是直接通过整流电路与谐振电路进行串联，除此之外，还可以先经由变压器，然后通过整流桥与负载进行连接，这样一来，变压器不但具有电压变换作用，而且还具有隔离作用。由于全桥型电路与半桥型在工作原理上基本相同，为此下面的分析仅以半桥型为例。按照开关的实际情况以及谐振电感电流的方向，变换器一般都会存在四种开关模态，它们的电路结构完全相同，只是电源电压不同，由此便可将它们统一为一个电路，通过这个电路能够得出不同开关模态下谐振电感电流和谐振电容上的电压的统一表达式，进而得出等效电源电压与导通器件和谐振电感电流这三者之间的关系。经分析后得出如下结论：当变换器回路中的电流接近于正弦波时，能够使电磁干扰显著降低，并且变换器本身还能具备自动过载保护功能。
参考文献
[1]杨雷.傅鹏.刘小宁.潘圣民采用脉冲阶梯调制技术的50kV、100A直流高压电源设计[J].高电压技术.2009(9).
[2]兰柏.杨嘉祥.王新掌.周利柱.高频高压交流电源的研制[J]装备制造技术.2012(7).
1实验器材
矿泉水瓶2个，50 mL的一次性注射器1枝，打火机压电电源1个，皮试注射器1枝，电吹风1把，酒精、导线和棉线等.
2装置制作
高压电源的制作.用打火机的压电电源作高压电源，把2根细软的胶皮导线（长约1m，可用鼠标线）与压电电源的2个电极连接起来，作高压电源的输出导线.2根输出线导的另一端打上结，使2个线头并列在一起（线芯之间相互绝缘）作放电电极.为了便于实验操作，可用木块作手柄，把打火机压电电源固定在手柄上，如图1中的“电源”.
分裂体的制作.选取2个相同的矿泉水瓶作分裂体，把其中一个矿泉水瓶的瓶底切除掉，用电烙铁在另一个瓶底的中央开个直径约1 cm的圆孔，作气流的喷射孔.再将1根粗棉线（长约2 m）的两头分别栓在这2个矿泉水瓶的瓶颈上，如图2所示.棉线的作用是限制两瓶在内力作用下分裂后的飞行距离，防止损坏其它器物，同时也便于回收和整理实验器材.也可用50 mL的一次性注射器作分裂体，如图2所示.实验中，注射器在内力作用下分裂成注射筒和活塞两个部分.
3实验方法
3.1矿泉水瓶作分裂体的演示方法
用皮试注射器抽取约1 mL（夏天可取0.5 mL）的无水酒精，注入到底面开有圆孔的矿泉水瓶内，摇晃瓶体使酒精蒸气充满瓶内空间，然后把高压电源的输出导线（放电电极）从瓶底的圆孔插入到瓶内，再把另一个去底的矿泉水瓶的底部套紧在此瓶底部上，电源导线从两瓶的接缝处伸出瓶外，如图1所示.
在黑板上画1条长约60 cm的直线，直线两端用磁铁各固定1个的圆盘作箭靶.直线中段用磁铁固定1块直角板作底托，然后把上述分裂体平放在底托上，如图3所示.按压电源的压电按钮，使瓶内电极产生火花放电而点燃酒精蒸气.酒精蒸气猛烈燃烧产生高温、高压的燃气，把对接成一体的2个瓶体炸裂开来，并击中各自所对的箭靶.实验说明：对接成一体的2个瓶体在内力的作用下分裂为两个部分时，它们的运动方向是相反的.
3.2注射器作分裂体的演示方法
注入到筒内的酒精约0.3 mL即可，筒内容积控制在50 mL左右.其它与上述实验方法相同.
法拉第笼用金属或者良导体材料。法拉第笼是以电磁学的奠基人、英国物理学家迈克尔·法拉第的姓氏命名的一种用于演示等电势、静电屏蔽和高压带电作业原理的设备。
它是由笼体、高压电源、电压显示器和控制部分组成，其笼体与大地连通，高压电源通过限流电阻将10万伏直流高压输送给放电杆，当放电杆尖端距笼体10厘米时，出现放电火花。
（来源：文章屋网 ）
电子示波器在使用过程中，经常会出现"辉度"控制不正常的故障现象，即调节"辉度"控制旋钮，示波管屏幕上显示波形的辉度很亮，不能调暗；或者波形的辉度暗淡，不能调亮；甚至显示不出波形，即无法调亮。根据电子示波器的基本电路结构可知，产生辉度控制不正常的故障原因有两个，一是示波器本身有问题，再就是示波器的高压电路有问题，兹分述其检修方法与步骤如下：
(1)如果示波管内部的真空度下降，即存在轻微的漏气问题，则管内的空气会被快速运动的电子束电流所电离，从而大大增强第三阳极（A3）的电流，导致显示的波形无法调暗。或者由于示波管的栅极管座焊片接触不良而发生断路，此时电子束电流最强，并且不受控，导致显示的波形无法调暗。两者情况的区别是，前者在整个屏幕范围会呈现"散光"现象，而后者只受"聚焦"控制的作用。检修时，对于前者可采用"器件替代法"加以确定；对于后者可在示波器通电的情况下，采用"测量电阻法"检测示波管的栅极管脚和管座上相应焊片之间的通路电阻加以判断，并进行必要的修整。
(2)如果示波管的阴极发射能力下降了，即存在衰老问题，则管内的电子束电流变弱，导致显示波形的辉度暗淡而不能调亮，甚至显示不出波形来。检修时可采用"改变现状法"，即设法提高示波管灯丝的供电压（7~8V），或者短路示波管阴极串联电阻（RK），以便增大电子束电流，使显示波形的辉度有所改善。但归根结底还是要更新示波管才能根本解决问题。
(3)示波管的高压电路是指供应示波管各电极用的正、负直流高压电源，以及相应的分压电路。如图示出普通示波管的高压电路原理图。这里R1、W、R2、R3等组成"-1500V"直流高压电源的分压电路。调节电位器W1的活动点，可使示波管的栅极G对阴极K之间的电位差在"-10V"至"-100V"范围内变化。"-10V"工作点相当于"辉度"最亮；"-30V"工作点相当于"辉度"暗淡；"-40V"至"-100V"工作点相当于暗区。
如果分压电阻R2后边各电阻元件存在变值、虚焊、损坏等问题，即分压电路断开了，使得G-K之间的电位差不能调到暗区，因而出现显示波形不能调暗的故障现象。检修时，可在通电的情况下，采用"测量电压法"和"改变现状法"检测示波管G-K之间的电位差是否正常。即一边调节"辉度控制"电位器W1，一边使用高输入阻抗的直流电子电压表检测G-K之间的电压值。或者在不通电的情况下，采用"测量电阻法"检测各分压元件的阻值与通路情况，以便发现问题。
如果分压电阻R1和W1存在虚焊或损坏等"断路"问题，则示波器管G-K之间的电位差将大大超过"-100V" ，导致无波形显示的故障现象，检修时，可采用"测量电压法"或"测量电阻法"予以确定。 如果分压电阻R1变值或者示波管第三阳极A3的插帽脱落，将会出现显示波形暗淡并无法调亮的故障现象。检修时，可采用"不通电观察法"和"测量电阻法"予以确定。
(4)现代的电子示波器大都采用快速高灵敏度的示波管作为显示器件，它的示波管高压电路使用"-1100V"和"-1250V"两组负高压，分别作为"辉度"控制和"聚焦"控制的分压电路的直流电源，其目的是为了减少"辉度"控制和"聚焦"控制相互之间对显示波形的影响，以提高示波器工作的稳定性。但是，如果这两组负高压之一的电压值发生变化，或者这两组分压电路中的电阻元件存在变值、虚焊、损坏等问题，都将会导致波形的"辉度"控制不正常。 示波管G4-1的栅极G和阴极K之间的电位差最大为"-150V"，此时没有电子束电流，亦即无波形显示。但是借助R4、W2和W等电阻元件组成的分压电路，可使调节"辉度"控制电位器W时，示波管G-K之间的电位差能在"-10V"至"-100V"范围变化，既可调亮也可调暗，从而实现正常的"辉度"控制。这里，W2是内部分压调整器，用来补偿分压电阻的变量；RK是示波管阴极的串联电阻，用来限制电子束电流的大小。 如果"-1250V"负高压电源的输出偏低（即电压绝对值小于1250V），或者分压电路中W4前边的电阻元件之一存在变值、虚焊、损环等问题，则示波管G-K之间的电位差可能调不到"暗区"（VG-K
如图1所示是静电除尘器示意图，A接高压电源正极，B接高压电源的负极，A、B之间有很强的电场，空气被电离为电子和正离子，电子奔向正极A的过程中，遇到烟气的煤粉，使煤粉带负电，吸附到正极A上，排出的烟就成为清洁的了.已知每千克煤粉会吸附n mol电子，每昼夜能除煤粉m kg，电子电荷量设为e，阿伏伽德罗常数为NA，一昼夜时间为t，计算高压电源的电流强度I.
原解 由于电离出的气体中的电子和正离子带同样的电荷量，则流过电源的电荷量q跟煤粉吸附的电荷量q′的关系是：
q′=q2，
而
q′=mnNAe，
所以
I=qt=2q′t=2mnNAet，
即流过电源的电流强度为2mnNAet.
分析 本题考查静电除尘原理、电流强度定义以及有关物质的量计算等物理知识，解答应较简单.但原解析的“由于电离出的气体中的电子和正离子带同样的电荷量，则流过电源的电荷量q跟煤粉吸附的电荷量q′的关系是：q′=q2”这句话是解此题的依据，但此说法不妥，值得商榷.事实上，流过电源的电荷量q跟煤粉吸附的电荷量q′是相等的，即两者的关系是：q′=q！
要想明白其中的原因，还得从静电除尘的原理——电晕放电说起.
如图2所示为静电除尘的示意简图，金属管A接高压直流电源的正极，金属丝B接负极，这样A、B之间就形成了极不均匀的辐射状静电场，如图3所示.充当阴极的金属丝B曲率半径很小，附近的电场强度特别大，B附近的空气分子被强电场电离为电子和正离子——电晕放电，正离子被吸到B上得到电子又成为分子；而电子在电场力作用下向阳极A运动，在运动过程中与粉尘相碰，则使粉尘荷以负电，荷电后的尘粒在电场力的作用下，亦向阳极运动，到达阳极后，放出所带的电子，尘粒则沉积于阳极板上，而得到净化的气体排出防尘器外，而沉积在阳极板上的粉尘最后在重力作用下落入下面的漏斗.
正解 从上面的原理中可以得知，只有阴极——金属丝B附近的空气分子被电离，且电离出的正离子在被吸附到阴极B之前聚集在B附近，电离出的电子（与粉尘结合）在电场力作用下奔向并吸附到阳极！换言之，电路在A、B之间的任何一个电路截面（形为圆柱侧面）几乎只有单一正电荷或单一负电荷通过！根据电流强度的定义和串联电路电流处处相等的性质可知：在任意一段时间内，到达阳极A的负电荷量和到达阴极B的正电荷量相等，均等于流过电源的电荷量，并等于这段时间内到达A内壁的煤粉吸附的电荷量！所以流过电源的电流强度I应该等于
I=qt=q′t=mnNAet，
而不是
2mnNAet.
【关键词】 高层建筑 消防供配电
1 规范对高层建筑消防供配电的要求
根据《高层民用建筑设计防火规范》（以下简称“高规”）规定，一类建筑应按一级负荷要求供电，即应由两个独立电源供电，二类建筑应按二级负荷要求供电，即应由两回路电源供电。
1.1 消防电源的构成
通常认为主电源和应急电源构成消防电源，正常时消防用电设备由主电源供电，当主电源发生故障时则由应急电源供电。
1.2 常用的高层建筑消防电源
方案1为双电源高压单母线不分段供电方式，两回路高压电源，正常时一用一备。这种方式供电的可靠性较差，一般不宜用在高层建筑。
方案2为双电源高压单母线分段方式，两回路高压电源同时供电，互为备用。这种方式的供电可靠性较高，尤其对消防用电设备的两个电源要求在最末一级自动切换的规定易于实现，目前较常用的主接线方式。
方案3为三电源高压单母线分段方式，三回路高压电源，正常时为两用一备。这种接线方式具有较高的可靠性，适用于一级负荷中大容量的重要用户。
方案4为规模较小的高层建筑，由于用电量不大，当地获得两个电源又较困难，附近又有380V的电源时，可采用一路高压电源作为主电源，380V电源作为应急电源。如果经济允许，也可采用柴油发电机组作为应急电源。
2 高层建筑消防供配电方式要求
目前高层建筑中，最常用的供电方式就是在双电源的基础上增配柴油发电机组作为应急电源，即满足一级负荷别重要的供电要求。
2.1 消防配电方式
常用低压配电有放射式、树干式、混合式三种，其中混合式综合了放射式和树干式的优点，是目前高层建筑用得最多的一种消防配电方式。
2.2 目前几种常用的消防配线方式
（1）在普通电缆外壁涂防火涂料保护；（2）穿金属管或PVC塑料管明敷在墙体上，外壁涂刷防火涂料保护；（3）穿金属管或PVC塑料管暗敷设在不燃烧体结构内；（4）导线的绝缘或护套采用高氧指数（一般>30）的阻燃材料；（5）使用一种不燃无机材料作为耐火型绝缘层。
2.3 根据“高规”规定，消防用电设备的配电线路应符合下列要求
（1）当采用暗敷设时，应设在不燃烧体结构内，且保护层厚度不宜小于30mm。（2）当采用明敷设时，应采用金属管或金属线槽上涂防火涂料保护。（3）当采用绝缘和护套为不延燃材料的电缆时，可不穿金属管保护，但应敷设在电缆井内。
3 杜尔伯特人民医院消防供配电的可靠性分析
3.1 建筑的基本情况
杜尔伯特蒙古族人民医院主楼高44m，属一类高层民用建筑。高压供电采取双电源单母线分段方式，无应急柴油发电机组。低压配电方式采用混合式，消防电源分别取自两段母线并在末端配电箱处自动切换。
3.2 医院主楼消防设备供电的可靠性分析
医院主楼已有两个电源供电，消防控制室、消防电梯等消防负荷的供电在最末一级配电箱处设置自动切换装置，基本符合“高规”对一类高层建筑的供电要求。但是，这两回路电源取自同一变电所，实则是一个电源，当电网或变电所发生事故时，不能保证消防设备的供电。另外，当非消防负荷故障时，有可能使变压器出现自动空气开关跳闸（当母线检修时，该开关也要断开），如果此时另一路供电由于管理不善或超负荷运行时间过长等原因又发生故障，就会造成电网供电全部中断。
3.3 解决方法
解决问题的最佳方案是增配应急柴油发电机组，从保证消防设备供电的可靠性和经济合理性等方面考虑，一类建筑应在原来双电源的基础上增配应急柴油机组，二类建筑则应推荐配备应急柴油机组。原因分析如下：
（1）可靠性分析。根据规范要求，一类建筑的消防设备应有两个独立电源供电。但是，供电部门往往不能满足这个要求，只从电网取两回路电源不能保证消防设备供电的可靠性。
（2）合理性分析。“高规”规定，消防设备供电应按《供配电系统设计规范》要求设计。而该规范规定的一级负荷别重要负荷并未涉及消防负荷，其消防供电只需有两个电源就可以满足规范要求。认为，这样的规定是不合理的。尤其对新出现的超高层建筑的消防负荷没有要求增配柴油发电机组，显然是不符合实际情况的。
另外，据调查，虽然规范没有规定，但目前新建的一类建筑和一些二类建筑均安装了应急柴油发电机组。现行“高规”对消防配电线路要求也有一些不合理的地方，就原因分析如下：
（1）现行“高规”没有给出线路耐高温限度与时间限度，这与“以性能为基础”的建筑防火设计发展方向是相违背的。
（2）现行“高规”未能反映新型管材的发展，只规定采用金属管。实际上我省生产的难燃PVC管在许多工程中已代替金属管得到广泛应用，而且也能满足电线电缆的防火要求。
（3）穿金属管或PVC管明敷外壁涂防火涂料保护时，一般防火涂料的有效期较短，往往过几年就失去耐火性能。认为规范应当提出相应的措施
4 结语
综合考虑可靠性、经济性和工程实际情况，一类高层建筑必须在双电源的基础上增配柴油发电机组作为应急电源，二类建筑应推荐配备柴油发电机组。在保证电源供电的同时，还应根据消防配电线路所处的环境及重要程度积极而又合理的选用电线电缆。
参考文献：
关键词：电子加速器；低能；自屏蔽；卧式角尺型
1概述
中国国内高频高压型电子加速器经过30年的生产消化，目前电子加速器性能已经比拟美国IBA产品，甚至某些性能已经超过其同类产品。在低能电子加速器中，0.5MeV和0.8MeV自屏蔽加速器应用最为广泛，电子加速器性能也有了很大的提升。但是在追求电子加速器高性能的同时忽略了电子加速器结构优化和辐照产品的适用性，结构布局一直沿用了传统方式，并没有太大的改变。
优化电子加速器的结构，迎合市场发展、在提升加速器性能的同时，充分掌握电子加速器理论、结构、力学和工艺等各方面知识；从而合理性、适用性和安全性出发，开发不同结构的电子加速器，以满足不同的产品和使用要求。
根据辐照产品的不同和电子加速器结构特点开发自屏蔽体和束下传输装置，以达到不同产品的辐照要求，具有结构紧凑、操作方便、维修简单和安全可靠等特点。
2 全卧式自屏蔽电子加速器结构
2.1 全卧式加速器。全卧式结构采用角尺型全卧式结构。角尺型全卧式结构（见图1）是国内加速器制造企业吸收国外角尺型电子加速器技术，在角尺型电子加速器技术的基础上自主研发的一种全新机型。
角尺型结构设计时将高频高压电源与加速管束流引出分成两个部分，在结构布置上形成直角连接，采用卧式角尺形设计，只需对电子加速管及束流引出部分进行屏蔽，而高频高压电源部分不需要屏蔽，高频高压电源部分卧式结构，便于维修内部倍压系统及高频电极板组件，并且由于加速管置于独立钢筒内，二者互不干扰，检修调试时更便于判断故障点所在。
角尺型全卧式电子加速器是将角尺形电子加速器垂直安装的加速管及束流引出部分水平安装。在技术上克服电子加速器加速管、倍压系统水平安装变形、加速管钢筒水平移动、钛窗及真空管件水平安装等问题。（1）加速管水平安装是此类型电子加速器重点解决问题，支撑机构保证加速管水平安装的变形问题，并且支撑机构必须保证绝缘要求。（2）倍压系统、高频电极板卧式安装同样需要保证支撑问题，保证强度要求和变形量要求。（3）钛窗与真空管道水平安装，重点考虑各密封面密封圈的更换，由于在辐照的过程中产生大量的臭氧，臭氧具有高腐蚀性，必须考虑更换的便捷性。
2.2 自屏蔽体。屏蔽体采用前后开合结构，前半部分屏蔽体内部安装束下传输装置，可通过走行脚轮电机带动前后移动。后半部分屏蔽体安装钛窗及真空管件，所有预埋穿线孔设定在一个集成屏蔽盒里，整体安装在后半部分屏蔽体内后下方。由于卧式结构，钛窗水平安装架空在屏蔽体中部，因此在屏蔽体内部钛窗的上下左右位置非常宽敞，维护检修方便。屏蔽体整体结构采用矩形设计，形状规则，屏蔽计算简单，制造方便。按照国标定义，任何一年的有效剂量为50mSv。而根据最优化原则，屏蔽防护设计时，职业放射工作人员的年剂量目标值不高于5mSv。
2.3 束下传输系统。从图2可以看出，束下传输装置安装在屏蔽体前半部分里面，成垂直安装状态，辊筒轴穿过屏蔽体在屏蔽体外端安装滚动轴承，所有传动部件均安装在屏蔽体外面，保证所有旋转部件和传动部件不被电子束照射和臭氧腐蚀，保证相关部件的使用寿命。由于屏蔽体内空间较小，热量得不到及时散发，在大束流辐照的过程中，屏蔽体内部温度较高，因此辊筒内部必须通水冷却，并且需要对分线辊等不通水部件进行吹冷却风冷却。需有穿线或片的时候，屏蔽体前半部分移出，整个束下传输装置暴露在面前，操作人员只需站在地上即可进行穿线作业。
3 结构特点
3.1 操作。束下传输装置采用垂直安装结构，整体安装在屏蔽体的前半部分，在进行穿线、穿片操作时，把屏蔽体前半部分电动移出即可，操作简单、安全可靠。采用角尺型结构设计，高频高压电源部分无需屏蔽处理，只需对加速管钢筒进行屏蔽即可达到屏蔽要求，由于加速管钢筒上没有接线口等不规则接口，屏蔽处理简单、方便。并且节省屏蔽材料，从而降低设备成本。
3.2 检修维护。全卧式自屏蔽加速器高频高压电源部分和加速管束流引出部分均为水平安装，在维修时，沿钢筒底板轨道方向移出钢筒即可对上述钢筒内部元器件进行检修，并且维修人员无需爬高、无需吊装，在地上即可进行操作。钛箔是电子加速器的易损元件，需要定时更换或检修，由于钛窗水平放置后，维修人员只要站在钛窗前面即可操作。整改钛窗暴露在面前便于真空检漏、更换钛箔和观察钛箔使用情况。
3.3 厂房要求。由于加速器采用角尺型全卧式结构，加速器整体高度很低，设备高度主要考虑束下结构尺寸要求后的屏蔽体高度。并且无需配备行吊等起重设备。全卧式自屏蔽加速器在设计时充分考虑用户立场，在屏蔽体上把臭氧风机、钛窗冷却风机安装位置、管道走向等辅助设备集成设计。用户只要考虑地面承重问题，无需做管道预埋等辅助工作。
4 结束语
随着电子加速器的不断成熟，在追求电子加速器性能的同时必须对电子加速器的结构、用途、工艺特点等，从用户的角度出发，不断优化电子加速器结构，只有这样才能进一步的迎合市场需求和时代的发展。
参考文献
[1]国家标准.GB1887-2002.电离辐射防护与辐射安全基本标准[S].2002，
10.
一、电力系统稳定性
电力系统的任务是向用户提供源源不断、质量合格的电能。由于电力系统各种设备,包括发电机、变压器、输电线路、断路器等一次设备及与之配套的二次设备,都会发生不同类型的故障,从而影响电力系统正常运行和对用户正常供电。电力系统稳定可以概括的定义为它能够运行于正常运行条件下的平衡状态,在遭受干扰后能够恢复到可以容许的平衡状态。保证电力系统稳定是电力系统正常运行的必要条件。只有在保持电力系统稳定的条件下,电力系统才能不间断地向用户提供合乎质量要求的电能。
二、为什么要提高电力系统的稳定性
电力系统是由发电、供电和用电设备组合在一起的一个整体,各设备之间相互关联,某一个设备运行情况变化(如参数改变、发生事故等),都会影响到其他设备,有时甚至会波及整个电力系统。因此,当电力系统的生产秩序遭受扰乱时,系统应能自动迅速消除扰乱,继续正常工作,这就是电力系统应该具备的稳定运行能力。这种能力的大小取决于系统结构、设备性能和运行参数等多方面的因素。如果超过稳定运行能力的限度,电力系统就会失去稳定,发电机就不正常发电,用户就不能正常用电,并且引起系统运行参数的巨大变化,往往会造成大面积停电事故,会使生产停顿,生活混乱,甚至危及人身和设备的安全,给国民经济造成极大损失。可见电力系统稳定运行是关系安全生产的重大问题。
电力系统稳定分为两类:静态稳定和动态稳定。静态稳定是指发电机在稳定状态运行时,经受某种极其微弱的干扰后,能自动恢复到原来运行状态的能力,其恢复到原来运行状态的能力用静态稳定储备系统来衡量。电力系统具备静态稳定性是正常运行的基本条件。动态稳定是指电力系统受到大的干扰时,如大容量负荷突然切除、发生短路故障等,能从原来的状态迅速过渡到新的运行状态,并在新的状态下稳定运行的能力。
三、电力系统稳定运行的基本要求
1、供电可靠性高
电力系统运行可靠性就是系统承受扰动的能力,可以以系统的稳定程度来描述。系统稳定又可分在系统中常发生的小扰动时的静稳定性和大扰动时的动稳定性。扰动是多种多样的,如输电线短路、增加负荷或甩负荷等。电力系统可靠性取决于发供电设备和线路的可靠性、电力系统结构和接线、备用容量、运行方式(静态稳定和动态稳定储备)以及防止事故连锁发展的能力。
保证供电可靠性,首先要求系统元件的运行具有足够的可靠性。元件发生事故不仅直接造成供电中断,而且可能发展成为全局性的事故。经验表明,电力系统的全局性事故往往是由于局部事故扩展而成。其次要求增加抗干扰能力,保证不发生或不轻易发生造成大面积停电的系统瓦解事故。为此,除了要不断提高运行人员的技术水平和责任心外,还要采用现代化的监测、控制设备。
2、电能质量高
电能质量以电压、频率以及正弦交流电的波形来衡量。用电设备是按额定电压设计的,实际供电电压过高或过低都会使用电设备的运行技术指标、经济运行指标下降,甚至不能正常工作。一般规定,电压偏移不应超过额定电压值的士5%。频率的变化同样影响用电设备的正常工作,以电动机为例,频率降低引起转速下降,频率升高则转速上升,对转速有严格要求的部门,如纺织厂,其产品的质量可能降低。电力系统规定,频率偏移应不超过±0.2-0.5Hz。
随着自动化及电子技术应用的发展,接入系统整流设备的增多,引起谐波比重增大,如不采取严格的滤波措施,将对用户产生不利影响。因此检测和控制谐波开始成为维护电能质量的重要一环。
3、电网结构和设备选用合理
一个稳定的电力系统要有合理的电网结构。为保持电力系统正常运行的稳定性和频率、电压的正常水平,系统应有足够的静态稳定储备和有功、无功设备备用容量,并有必要的调节手段,在正常负荷波动和调节有功、无功潮流时,均不发生自发振荡-在正常方式下,系统任意一个元件发生单一故障时,不应导致主系统发生非同步运行,不发生频率崩溃和电压崩溃,在事故后经调整的运行方式下,电力系统应有符合规定的静稳定储备,其他元件按规定的事故过负荷运行。
4、工作人员技术过硬
工作人员必须认真学习设备工作原理和操作规程,熟悉电力系统正常运行和特殊运行方式,掌握继电保护及自动装置整定方案和工作原理并能正确运用;有操作性强的紧急预案,掌握事故处理的原则和方法;坚持巡视制度和交接班制度,对电力系统内的设备定时巡视,对当前的设备运行状况做到心中有数,并对当班的主要工作做好事故预想,提前做好应对措施,以便在发生异常时能及时果断处理。
四、提高电力系统稳定性的措施实倒
广电中心电力系统按其使用性质分类,属一级重要负荷。现有二路高压进线,四台低压变压器为广电中心各负荷供电。如果电力系统运行中出现不稳定事故,将会波及到电视、广播、有线网络、微波信号传输,其后果是极为严重的。因此,防止电力系统稳定性被破坏,争取不发生系统瓦解和长时间大面积停电,是广电中心电力系统运行的一项重要任务。为提高广电中心电力系统的稳定性,采取三项措施:高压侧采用自动互投、低压侧采用手动互投、负荷侧采用互投配电箱。
1、高压侧采用自动互投
采用高压侧自动互投,可以保证双路高压电源供电时,其中一路高压电源发生故障时,自动由另一路高压电源为下端变压器提供电源,不至于造成长时间停电事故。广电中心配电室采用双回路高压进线,两路电源分别来自于不同的开闭所,每路高压进线连接两台变压器。正常运行时,两路高压母线均带电,分别给各自连接的变压器供电,中间的母联开关联络断开。一旦其中的一路高压电源失电,二次系统会立即判断出有一路高压进线电源发生故障,报警,同时母线联络刀闸自动合闸,四级变压器将改由另一路下常的高压电源供电。
2、低压侧采用手动互投
采用低压侧手动互投,可以保证一台变压器发生故障时由另一台正常工作的变压器为故障变压器的负荷提供电源。可以根据负荷容量,有选择地切断不重要的负荷,保证重要负荷的供电。正常运行时。四台变压器分别为各自连接的负荷提供电源,1#变压器与2#变压器、3#变压器与4#变压器之间的母线联络开关均为断开。现在1#、2#变压器为例,一旦l#变压器发生故障,可根据实际需要,由工作人员手动操作,有选择地切断部分不太重要的负荷,合上1#、2#变压器间的母线联络开断,由正常工作的2#变压器为选定的负荷提供电源。
本文介绍了一种在线测量电缆绝缘的方法，实现不停机前提下，实时在线检测电缆绝缘情况，特别适合于长电缆供电的电潜泵负载绝缘监测应用。本文介绍了该测量方法的原理及电路设计。
【关键词】
绝缘电阻；在线监测
1前言
随着电力电子器件的蓬勃发展，电力电子设备应用越来越广泛，而绝缘电阻，作为衡量电力电子设备绝缘性能好坏的重要参数之一，越来越受到人们的关注。绝缘电阻在线监测仪（以下简称监测仪）用于星型连接的，工作电压在交流3600V及以下的潜油电机正常工作时，实时测量高压电缆绝缘电阻。
2监测仪工作原理
工程上，测量设备的绝缘电阻一般采用高压条件下测量绝缘电阻的方法进行，如数字多用表、兆欧表等[1]。但是在动态测量时不能引进一个额外的高压，这样对电机系统会有影响。通常测量绝缘电阻的方法有[2]：（1）电流恒定，测量电压；（2）电压恒定，测量电流；（3）测量电压电流比：R=U/I。本文采用第二种方法，即电压恒定，测量电流的方法来测量绝缘电阻。测量绝缘电阻原理图，如图1所示。其中，直流信号电源电压V恒定，限流电阻Ra、Rc，采样电阻Rb、Rd，绝缘电阻记为Rx，分别对两个回路进行计算，这样，我们只需要检测出V1、V2的值，就可以得到绝缘电阻的值。当绝缘体出现问题时，在高压电源的影响下，绝缘体会出现绝缘下降，这时，我们引入一个低压直流信号电源，对此时的绝缘电阻进行实时在线测量，根据叠加原理，这时的测量结果就是真实的绝缘电阻，同时又不会对负载产生影响。
3硬件设计
系统原理图如图2所示。监测仪系统以单片机C8051F500为控制核心。由原理图可知，三相降压变压器原边通过高压电缆连接到潜油电机输入电源，其中线通过导线连接到直流信号电源正端。直流信号电源负端经采样电路接大地。潜油电机工作时，高压电缆对地绝缘电阻记为Rx，Rx上有泄漏电流流过。这样，监测仪直流信号电源正端，通过三相降压变压器、高压电缆、绝缘电阻Rx，经由大地、监测仪采样电阻，回到电源负端，形成整个测量回路。
3.1测量回路电流采样电路测量回路中直流信号电源电压V恒定，Rc为限流电阻，Rd为采样电阻。回路中的电流转换为模拟电压信号V1，经过模拟电路调理后输入单片机，记为CPU1。如图3所示。
3.2基准电压电路直流信号电源、Ra和Rb组成基准电压回路。与采样电路类似，对此回路进行模拟电压信号采样后，输入单片机，记为CPU2。如图4所示。单片机对CPU1和CPU2进行处理、计算后得到绝缘电阻的测量值。测量结果经RS485发送到触摸屏显示输出。为了滤除潜油电机系统交流信号对监测仪的干扰，以及保证监测仪系统可靠运行，在三相降压变压器中点和大地之间接滤波电容CO。
3.3频率采样电路采集三相降压变压器副边模拟电压信号，如b相和c相，经模拟电路调理后输入单片机。如图5所示。
4监测仪软件设计
监测仪根据绝缘电阻随电气设备供电电压变化而变化的特点，采集同一个采样周期内绝缘电阻变化的最大值、最小值、中间值、平均值为测量所得数据，存储在单片机内。其中中间值为采样周期内最大值和最小值的平均值。采样周期随潜油电机系统频率变化而变化。由于采样信号和干扰信号为同频信号，因此不能采用传统的滤波方式进行滤波，所以采用软件滤波的方式。并且，采样间隔时间随着电源频率的变化而变化。监测仪每42小时存储一组数据，可以记录190天的数据。在触摸屏上以曲线回放的形式，形象的展示了该时期内绝缘电阻的变化情况，方便用户分析数据。
参考文献：
[1]高电压技术（第二版）[M].北京:中国电力出版社,2009.
关键词：高压电源模块 直流变换器稳压 自激推挽振荡 串联调整
1 概述
在PMT用电源模块领域中，电源模块的输出电压较高，但输出电流很小，总的输出功率不大。但PMT对输出高压的稳定性及纹波噪声的要求很高，尤其是测量微弱光信号时，再加上串联调整控制方式设计简单，而且在低功率场合比开关电源的成本要低，所以在PMT应用领域，串联调整的控制方式相对开关电源来说有很大的优势。但串联调整方式下，调整管的功耗较大，电源模块效率仅有35%，且输出功率较大时调整管需要散热，这导致电源模块体积不能做小。
针对以上问题，我们在串联调整的基础上进行了改进，通过改变调整管与自激推挽变换器的连接方式，来达到降低功耗，提高效率的目的。改进后的电路，调整管的功耗有了很大的降低，效率可达70%左右。
2 原理介绍
图1是串联调整稳压方式下，实现高压模块的原理框图。
原理为：输入端输入直流低压，经调整管输入到振荡电路，逆变升压，然后通过整流电路形成直流高压。在高压输出端，通过采样电阻将输出信号的变化量，反馈到运算放大器，运算放大器将反馈信号与基准电压比较、放大后去控制调整管，以达到稳压的目的。此图中没有给出调整管与振荡电路的具体连接方法，根据调整管与振荡电路的连接方式不同，可分为电源电压调整和振荡调整两种。
2.1 电源电压调整型
电源电压调整型原理见图2，由图中可见，调整管与振荡电路串联，且调整管充当振荡电路的供电电源，所以输出的功率全部由调整管提供，这里调整管起主要的功率放大作用，而振荡电路中两三极管工作在开关状态，起能量的转换作用，所以此种连接方式下，调整管功耗很大，电源模块整体效率不高。
2.2 振荡调整型
振荡调整型原理见图3，由图中可见，调整管发射极通过电阻连接到振荡三极管的基极，调整管与振荡电路的供电，直接由低压电源来提供，调整管只供给振荡三极管基极所需的电流，对振荡电路起控制作用，而两个振荡三极管工作在放大状态，起放大作用。因此调整管功耗大大降低，整体效率得到了提高。
3 两种连接方式下振荡波形比较
3.1 电源电压调整型振荡波形
电源电压调整型振荡波形见图4，因为两振荡三极管工作在开关状态，所以两管轮流交替导通，振荡幅度取决于输入电压，输出功率与调整管基极电流和放大能力有关。
3.2 振荡调整型振荡波形
振荡调整型振荡波形见图5，从波形上来看，两振荡三极管工作在放大状态，两管交替工作，输出电压幅度和功率与两振荡三极管的放大能力有关。
4 实测数据对比
采用两种控制方式分别做成电源模块，其参数对比如下，见表1。
由表1可见，当输出功率一定时，采用振荡调整型电路的效率比采用电源电压调整型电路的效率，至少高出一倍。
5 结论
从上面的分析可以看出两种电路的实质为，电源电压调整型实际上是调整管进行功率放大，属单管功率放大，所以其效率较低；而改进的振荡调整型电路为两振荡三极管进行功率放大，属双管推挽功率放大，所以其效率比单管高了一倍。
参考文献：
[1]清华大学工程物理系，射线仪器电子学，原子能出版社.
【关键词】脉阶调制；脉冲直流电源；加速极；降压收集极行波管
1 引言
脉阶调制（PSM）技术是瑞士BBC（Brown Boveri）公司于1983年首先提出并发展的，最初的目的是应用于大功率广播发射机中以替换传统的乙类真空管调制器。采用开关模式的调制方式代替了真空管线性调制方式，广播发射机的效率得以大幅提高。
近年来，随着各种新的电力电子器件和控制技术的发展，IGBTs、DSP控制以及其它新器件新技术已经广泛应用于PSM技术中，PSM调制器的指标更优化，也因此在更多的领域中得以应用，尤其是大功率直流脉冲电源的设计中。
2 PSM技术
PSM技术的一个显著特点是把主整电压化整为零，即把主整高压分成若干个低压输出的电源模块。这些电源模块相串联，电源的输出电压取决于投入的模块数。这样，可根据需要增减模块串联数，而形成脉冲阶梯波形。
PSM的电路拓扑结构如图1所示。
图1 PSM拓扑结构
该电路由若干相同的直流电源模块串联而成，每个电源模块包括一个直流电源VDC，开关S和一个旁路二极管D。开关S断开的电源模块由二极管旁路，为电流提供通道，任一模块的开断都不影响电源的输出。
开关S的断开和闭合对应模块输出电压的两个状态。
Voff=-VD VD：旁路二极管的导通压降
Von=VDC-VS VS：开关S的导通压降
若PSM电源由N个电源模块串联，其中n个模块导通。则PSM电源的输出电压
Vout=n（VDC-VS）-（N-n）VD
如果忽略二极管和开关S的导通压降，则对应有
Voff=0 Von=VDCS Vout=n・VDC
任何时刻电源的输出电压取决于投入的模块数。在理想情况下，通过控制电源模块投入的数量就可以实现输出电压从0-n・VDC的阶梯变化。
3 调制和保护原理
当PSM电源的输出是一个直流脉冲电压时，PSM电路的作用是通过增减投入的电源模块数来补偿由于负载变化和母线电压波动带来的输出电压波动，提供一个恒定的脉冲电压输出。电源电压调节原理见图2。
图2 电压调节原理
由主控制系统构建的快保护和内置控制构建的慢保护组成了电源的保护电路。内置控制实现逻辑控制，状态监控及过压欠压等慢保护。电源过流时，由主控来的保护信号直接驱动关断所有开关，实现快保护。
4 基于PSM技术的大功率脉冲电源
在行波管（TWT）发射机中，采用多降压收集极，可以减少回流，提高收集极效率，这样行波管的总效率也得以提高。每个收集极置于不同电位。如前所述，PSM电源的特点比较适合用于多收集极行波管，特别是大功率行波管。多收集极行波管电源原理图如图3所示。
图3 多收集极行波管电源原理图
很明显，利用PSM技术，只要将不同电位的收集极联结到相应电位的直流电源模块上，就可以很方便的实现多收集极降压电源，图中行波管的三个降压收集极分别与不同电位的电源模块相联。在电源模块的操作中，要注意每个收集极电流应正确分配，这一点通过程序控制不难实现。
一种大功率两收集极行波管，峰值功率200kW，占空比1%，阴极电压-50kV（对地），第一收集极35kV（对阴极），第二收集极18kV（对阴极）。电源可由80个模块组成，单个模块设计输出为700V，全部模块投入时，输出电压56 kV，提供了10%的冗余。在没有附加PWM调制时，电压精度可以达到0.7%。如果附加PWM调制，电压精度可以达到0.1%。
在700V电压等级上，各种原器件的选择比较容易，型号较多，并且价格也比较合理。由于电源功率耗散小，使用强迫风冷就足够了。
5 结论
PSM技术的诞生为一些特殊的大功率高压电源的设计带来了根本的变化，具有高可靠性、高冗余度、高效率、打火时进入弧道的能量小等特点。模块化结构使得设计和维护更加方便灵活，与传统的电源方案相比较，具有较大优势。并且，随着固态开关器件的发展，PSM技术必将应用于更广泛的领域。
参考文献
[1]李序葆，赵永健.电力电子器件及其应用（第一版）[M].北京：机械工业出版社.2003.
[2]黄俊，王兆安.电力电子变流技术（第三版）[M].北京：机械工业出版社，1996.
[3]王一农，杜世俊，刘小宁等.EAST中性束注入器加速极电源设计[J].合肥工业大学学报， 2005（10）.
