直流高壓穩(wěn)壓電源廣泛應(yīng)用于各種場合,如粒子加速器[1,2]、離子注入機[3]、雷達、X射線機、大功率激 光器等。隨著設(shè)備性能指標的提高,對直流高壓穩(wěn)壓電源也提出了各方面的要求,如小體積、輕重量、高 精度、高穩(wěn)定度、低成本等。

由于電力電子技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用到直流高壓電源中以后,電源的供電頻率從最 初的工頻 50Hz,經(jīng)歷了 400Hz中頻發(fā)電機組,2.5kHz晶閘管逆變供電,到現(xiàn)階段的 25kHz左右的全控器件 逆變供電,使高壓裝置的體積重量大大減小,采用閉環(huán)負反饋穩(wěn)壓技術(shù)后,電源的精確度和穩(wěn)定度也大大 提高。
在穩(wěn)定度要求較低的應(yīng)用場合,經(jīng)過簡單的估算元件參數(shù),即可滿足性能指標;但對高穩(wěn)度的直流 高壓穩(wěn)壓電源,定量計算對設(shè)計和制造則顯得尤為重要。 直流高壓穩(wěn)壓電源是一個閉環(huán)系統(tǒng),由電壓基準源、放大器、功率變換器、升壓倍壓電路、采樣裝置 等單元構(gòu)成,每一單元對系統(tǒng)穩(wěn)定性的作用呈現(xiàn)出“木桶效應(yīng)”,即電源系統(tǒng)的總體穩(wěn)定度取決于各單元中 最低的穩(wěn)定度,所以,建立模型,定量計算每一單元的穩(wěn)定度,進而得到總體的穩(wěn)定度有兩個重要作用: 一方面,可以達到設(shè)備的性能指標;另一方面,則有利于節(jié)約成本,即盡可能使“木桶”的每一根木條長 度一樣,使設(shè)備的性能成本比最高。 影響直流高壓穩(wěn)壓電源穩(wěn)定度的外界因素有溫度變化、電網(wǎng)電壓波動、電磁干擾等。其中電網(wǎng)電壓的 波動,通過功率變換裝置和閉環(huán)穩(wěn)壓后對長期穩(wěn)定性沒有太大影響,外界電磁干擾和內(nèi)部的電磁干擾通過 技術(shù)手段也可以減小或消除。影響系統(tǒng)長期穩(wěn)定性的最主要因素是溫度變化,一方面是環(huán)境溫度的變化, 另一方面是系統(tǒng)自發(fā)熱造成的溫升或溫度變化。由于半導(dǎo)體元器件是溫度敏感元件,設(shè)備中各種元件及線 路的溫度漂移是設(shè)備長期穩(wěn)定性的破壞者。