的等離子體狀態(tài)，在此過程中，空屯、陰 極的觸持極脈沖型高壓電壓源需要直接過度到限流狀態(tài)恒流源。
[0088] 如下圖11所示的是點(diǎn)火可變斬波脈寬控制電路的控制電路示意圖，對(duì)A點(diǎn)電壓進(jìn) 行采樣并通過比較器(comparator)與基準(zhǔn)電壓比較來判斷點(diǎn)火狀態(tài)，在點(diǎn)火前輸出"0"電 位，當(dāng)A點(diǎn)電壓低于設(shè)定值時(shí)，判斷點(diǎn)火成功，而輸出"r電位。脈沖信號(hào)發(fā)生器用來設(shè)置斬 波開關(guān)脈沖的周期與脈寬，在圖11中設(shè)置為周期120ms，脈寬8ms，該信號(hào)與比較器的輸出進(jìn) 行OR的運(yùn)算。載波信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的載波信號(hào)通過隔離變壓器傳輸?shù)礁边?，并整流產(chǎn)生直 流電壓即可W驅(qū)動(dòng)Q3導(dǎo)通，關(guān)閉載波信號(hào)就使得Q3斷開。OR運(yùn)算的輸出再與載波信號(hào)的輸 出進(jìn)行AND的運(yùn)算，運(yùn)樣即可W通過控制載波信號(hào)的有無來產(chǎn)生脈沖型的載波信號(hào)，再經(jīng)過 隔離變壓器來驅(qū)動(dòng)Q3對(duì)A點(diǎn)電壓進(jìn)行斬波從而產(chǎn)生脈沖高壓。在點(diǎn)著火后，OR運(yùn)算輸出恒定 的"r電位，載波信號(hào)將Q3置于長通的狀態(tài)。
[0089] 本例所提出的是隔離型變換器副邊整流及輸出濾波的整合、=環(huán)控制和斬波開關(guān) 的控制思想，基于上述核屯、思想，原邊主拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不限制于本文采用的雙管正激拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)， 同樣可W由反激、半橋、全橋和推挽等拓?fù)鋵?shí)現(xiàn)。本例對(duì)原邊主拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)采用雙管正激變換 器，僅僅是因?yàn)槠錈o需磁復(fù)位繞組，主拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及驅(qū)動(dòng)控制均簡單，且滿足電源指標(biāo)的要 求。
[0090] 本例基于空屯、陰極電源的運(yùn)=款隔離電源輸出共基準(zhǔn)地，W及點(diǎn)火前后工作時(shí)序 上的特點(diǎn)，將傳統(tǒng)的=個(gè)獨(dú)立電源陰極加熱電源、點(diǎn)火電源、觸持電源禪合成一個(gè)功率變換 器，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了為電推進(jìn)空屯、陰極進(jìn)行加熱、點(diǎn)火W及觸持的功能，運(yùn)種禪合帶來了 3個(gè)方 面的好處：1)=個(gè)電源禪合為一個(gè)電源，功率密度同比提高3倍。2)動(dòng)態(tài)響應(yīng)顯著提高，空屯、 陰極點(diǎn)火成功瞬間，通過=環(huán)控制的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了陰極點(diǎn)火電源快速由脈沖型電壓切換到觸 持電源的限流模式，并瞬間降低陰極加熱電源的輸出功率從而對(duì)空屯、陰極產(chǎn)生保護(hù)。3)總 效率提高。3個(gè)變換器的輔助供電、開關(guān)損耗和變壓器損耗等變?yōu)?個(gè)主變換器的損耗。
[0091] W上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定 本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于運(yùn)些說明。對(duì)于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在 不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可W做出若干簡單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的 保護(hù)化圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種空心陰極電源變換器，其特征在于，包括:主變壓器原邊電路和主變壓器副邊整 流濾波電路;主變壓器副邊整流濾波電路包含兩路輸出：加熱電源輸出和點(diǎn)火觸持電源輸 出；對(duì)主變壓器副邊整流濾波電路的加熱電源輸出電壓采樣形成輸出電壓環(huán)閉環(huán)控制，并 對(duì)加熱電源輸出電流和點(diǎn)火觸持電源輸出電流分別進(jìn)行采樣形成相應(yīng)的輸出電流環(huán)閉環(huán) 控制;在空心陰極點(diǎn)火成功前，觸持極與基準(zhǔn)地呈現(xiàn)高阻抗，加熱電源的輸出電流環(huán)閉環(huán)工 作，點(diǎn)火觸持電源的輸出電流環(huán)處于開環(huán)調(diào)節(jié)狀態(tài);在空心陰極點(diǎn)火瞬間，轉(zhuǎn)變?yōu)辄c(diǎn)火觸持 電源的輸出電流環(huán)閉環(huán)工作，加熱電源的輸出電流環(huán)閉環(huán)不工作;在空心陰極點(diǎn)火成功時(shí)， 觸持極阻抗下降，直到所述主變壓器副邊整流濾波電路的點(diǎn)火觸持電源輸出電壓被拉低到 第二設(shè)定值以下時(shí)，則判斷為空心陰極點(diǎn)火成功。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的空心陰極電源變換器，其特征在于，在空心陰極點(diǎn)火成功后， 當(dāng)觸持極阻抗進(jìn)一步降低使得觸持極電壓降到低于觸持電源最高限制電壓時(shí)，對(duì)主變壓器 副邊整流濾波電路的輸出電流進(jìn)行閉環(huán)控制，使得觸持電源開始工作并限制其輸出電流為 設(shè)定的觸持極電流值。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的空心陰極電源變換器，其特征在于，所述主變壓器為變壓 器T1，所述主變壓器原邊電路包括二極管D1、二極管D2、開關(guān)管Q1和開關(guān)管Q2,所述二極管 D1的陰極和開關(guān)管Q1的漏極分別與所述電源正極相連接，所述二極管D2的陰極和開關(guān)管Q1 的源極分別與所述變壓器T1原邊的一端相連接，所述二極管D1的陽極和開關(guān)管Q2的漏極分 別與所述變壓器T1原邊的另一端相連接，所述二極管D2的陽極和開關(guān)管Q2的源極分別接 地;所述主變壓器副邊整流濾波電路包括點(diǎn)火觸持電源，所述點(diǎn)火觸持電源包括二極管D3、 二極管D4、電感L1、電容C1和斬波開關(guān)管Q3，所述變壓器T1副邊的一端與所述二極管D3的陽 極相連接，所述變壓器T1副邊的另一端分別與所述二極管D4的陽極、電容C1的一端和地相 連接，所述二極管D3的陰極和二極管D4的陰極分別通過電感L1連接至斬波開關(guān)管Q3的漏 極，所述電容C1的另一端與所述斬波開關(guān)管Q3的漏極相連接，所述斬波開關(guān)管Q3的源極連 接至點(diǎn)火觸持電源的輸出，所述斬波開關(guān)管Q3的柵極連接至點(diǎn)火脈寬控制信號(hào);其中，所述 電感L1為主變壓器副邊整流濾波電路的輸出濾波電感。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的空心陰極電源變換器，其特征在于，所述二極管D2的陰極和開 關(guān)管Q1的源極分別與所述變壓器T1原邊的同名端相連接，所述二極管D1的陽極和開關(guān)管Q2 的漏極分別與所述變壓器T1原邊的異名端相連接;所述變壓器T1副邊的第一同名端與所述 二極管D3的陽極相連接，所述變壓器T1副邊的第一異名端分別與所述二極管D4的陽極、電 容C1的一端和地相連接。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的空心陰極電源變換器，其特征在于，所述變壓器副邊整流濾波 電路還包括加熱電源，所述加熱電源包括二極管D5、二極管D6、電感L2和電容C2,所述變壓 器T1副邊的第二同名端分別與所述二極管D6的陰極和電容C2的一端相連接，所述變壓器T1 副邊的第二異名端與所述二極管D5的陰極相連接，所述二極管D5的陽極和二極管D6的陽極 分別通過電感L2接地，所述電容C2的另一端接地;將點(diǎn)火觸持電源的輸出整流部分疊加到 加熱電源的輸出整流部分上面，所述點(diǎn)火觸持電源的輸出整流部分和加熱電源的輸出整流 部分采用同樣的地輸出回路。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的空心陰極電源變換器，其特征在于，將所述點(diǎn)火觸持電源的電 感L1和加熱電源的電感L2集成為繞制在同一個(gè)磁芯上的耦合電感Lc。7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的空心陰極電源變換器，其特征在于，在空心陰極點(diǎn)火瞬間及其 之后，點(diǎn)火觸持電源輸出的脈沖高壓電壓擊穿空心陰極電源產(chǎn)生等離子體，使得空心陰極 觸持極間輸出阻抗迅速降低，當(dāng)空心陰極電源的觸持極間的等離子體達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，觸持 極間呈現(xiàn)低阻抗特性;在此過程中，空心陰極電源的觸持極等效阻抗迅速下降，斬波開關(guān)管 Q3通過判斷觸持極電壓迅速下降來判斷點(diǎn)火成功后，從而關(guān)閉脈沖型斬波方式并使斬波開 關(guān)管Q3保持長通狀態(tài)。8. -種空心陰極電源變換器的控制系統(tǒng)，其特征在于，包括了如權(quán)利要求1至7任意一 項(xiàng)所述的空心陰極電源變換器，并包括點(diǎn)火控制電路、采樣電路和點(diǎn)火可變斬波脈寬控制 電路;主變壓器原邊電路與所述點(diǎn)火控制電路相連接，所述點(diǎn)火控制電路通過采樣電路與 所述主變壓器副邊整流濾波電路相連接，所述點(diǎn)火可變斬波脈寬控制電路與所述主變壓器 副邊整流濾波電路相連接。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的空心陰極電源變換器的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述采樣電路 包括第一電流傳感器、第二電流傳感器、采樣電阻R S1和采樣電阻RS2,所述采樣電阻RS1和采 樣電阻RS2順序與所述空心陰極電源變換器的耦合電感進(jìn)行串聯(lián)，加熱電源輸出電流的回線 接在采樣電阻R S1和采樣電阻RS2之間，點(diǎn)火觸持電源輸出電流的回線接在地線上;所述采樣 電阻RS1的兩端分別通過第一電流傳感器連接至所述點(diǎn)火控制電路上，所述采樣電阻R S2的 兩端分別通過第二電流傳感器連接至所述點(diǎn)火控制電路上。10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的空心陰極電源變換器的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述空心陰 極電源變換器采用如下時(shí)序工作： 處于空心陰極點(diǎn)火成功前，主變換器由加熱輸出電流環(huán)進(jìn)行閉環(huán)調(diào)節(jié)，加熱輸出電壓 隨加熱電阻絲阻值的變化而變化，點(diǎn)火觸持極的輸出處于開環(huán)調(diào)節(jié)狀態(tài)，通過脈沖型電壓 構(gòu)成點(diǎn)火脈寬控制信號(hào)的輸出，連接到空心陰極的觸持極上； 點(diǎn)火過程進(jìn)行中，在脈寬峰值處點(diǎn)著火，因空心陰極的觸持極對(duì)地的阻抗降低而使得 點(diǎn)火觸持電源輸出電壓降低，輸出電流升高，主變換器的閉環(huán)調(diào)節(jié)由加熱輸出電流環(huán)轉(zhuǎn)為 點(diǎn)火觸持電源的限流環(huán)閉環(huán)調(diào)節(jié)狀態(tài)，主變壓器副邊整流濾波電路的輸出端所接斬波開關(guān) Q3在判斷點(diǎn)火成功后維持直通狀態(tài)；加熱電源的輸出支路處于開環(huán)調(diào)節(jié)狀態(tài)，因用于點(diǎn)火 觸持極的限流環(huán)閉環(huán)調(diào)節(jié)PWM波的占空比相對(duì)之前的加熱電源的電流閉環(huán)調(diào)節(jié)變小，加熱 電源的輸出支路的輸出電壓降低，輸出電流降低，進(jìn)而減小了加熱電源的輸出功率； 完成空心陰極電源點(diǎn)火過程，降低加熱電源的輸出功率； 斷開加熱電源輸出到空心陰極加熱器的配電開關(guān)，關(guān)閉對(duì)空心陰極電源的加熱輸出部 分。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種空心陰極電源變換器及其控制系統(tǒng)，所述空心陰極電源變換器包括：主變壓器原邊電路和主變壓器副邊整流濾波電路；對(duì)主變壓器副邊整流濾波電路的輸出電壓采樣形成電壓閉環(huán)控制，并對(duì)其輸出電流進(jìn)行采樣形成輸出電流閉環(huán)控制；在空心陰極點(diǎn)火成功前，觸持極與基準(zhǔn)地呈現(xiàn)高阻抗，電流閉環(huán)不工作；在空心陰極點(diǎn)火成功時(shí)，觸持極阻抗下降，直到所述主變壓器副邊整流濾波電路的輸出電壓被拉低到第二設(shè)定值以下時(shí)，則判斷為空心陰極點(diǎn)火成功；當(dāng)觸持極電壓降到低于觸持電源最高限制電壓時(shí)，對(duì)主變壓器副邊整流濾波電路的輸出電流進(jìn)行閉環(huán)控制。本發(fā)明將加熱電源、點(diǎn)火電源和觸持電源進(jìn)行耦合得到一個(gè)主變換器，功率密度大，動(dòng)態(tài)響應(yīng)提高。
【IPC分類】H03K7/08, H02M7/217
【公開號(hào)】CN105553298
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610064165
【發(fā)明人】付明, 張賢濤
【申請(qǐng)人】深圳航天科技創(chuàng)新研究院
【公開日】2016年5月4日
【申請(qǐng)日】2016年1月29日