电除尘脉冲电源方案的讨论

Victor Reyes and Peter Elholm_ 4th generation of Coromax pulse generators for ESP’s Denmark.pdf

这个是丹麦史密斯的脉冲电源方案，额定参数为：脉冲宽度：75us(额定负载电容：115nF)；重复频率：2~100Hz；脉冲叠加电压：80kV

      高频电源相对常规电源性能确定提高很多，但是目前市场上的高频电源都存在虚标的问题，在好几个应用现场发现，浙江大维和上海激光额定1.6A输出的电源，夏天只能出道1.4A(显示屏显示值)，输出71kV/1.4A，这样变压器输出的有功功率：71kV*1.4A=99.4kV，这时候现场配电柜上电流表的显示值才130A（经过钳表确实显示值是正确的），电网电压390Vac，这时候电网输入视在功率：1.732*390*130=87800VA=87.8VA，即使功率因数0.99也不对呀，这设备还能自带发电的呀，哈哈。

     买的1.6A的电源，可能买到的是1.0A的，用户多花钱了，这就是这里面的猫腻，目前上海、金华那边的厂家都是这么干的，前两年国外的阿尔斯通和夸普一直在投诉、打假，没人管，得要有方舟子这种打假的精神。

关于除尘电源虚标问题，已经引起行业的重视，弄虚作假就是欺骗用户。

其实这个倡议书要只从输入来计电源出力，这里有很多不合理的地方，有时因工况原因电源达不到最大出力，尤其每个电场伏安曲线不一样。另外电源效率低的，也可能有大的功率输入。其实我来提醒一下各位，这些厂家未必是虚标（但虚标的也有），对于整流后带电容的电路，举个单相整流的例子：220V整流到310V，由于电流都是在峰值时涌入，这时算功率时就不是有效值220V  X   I  了，有功电荷是在较高电势时推入后极，所以输入功率大致相当于300多V X   I。当然这绝不是电源高效的表现，其实这种电路的谐波电流对电网是种负担。   对于三相整流电路这种效应没有这么严重，但也可能测出输出功率大于输入功率的假象。当然如果你有UI能量积分表，那可能会比较真实。

找老张，他一个人就把除尘电源给干了，，

其实我就是一个人，从三维结构、散热、仿真分析、PCB设计、嵌入式软件、上位机控制、变压器设计。不吹牛，但也不必低调。看到网上也还热闹，不必遮掩锋芒，也许能认得几个不错的朋友，但的确也不会把几年精髓全盘托出，否则能做的人数以千百，做好的人却了了无几，市场也要乱掉。其实像我们愿意抛头露面的，都是半缸水，高手都是看到你的困惑也都忍笑而不语。高手一般都不高尚。路都是要自己去走，拿出来分享的都是些无关利害的。我是从什么时候开始想做这块的，就是在一个场合看到咱们国内一个还算有名的厂家（不敢说）做的电源的，我吃一惊，工艺真的好差、按体积和质量算，功率密度也比较低（比阿尔斯通），所以我坚信有空间。虽然时机已然不像从前那么好。也看过网上变压器有这么绕、那么绕，还有用PCB当绕组的，真的有点搞笑，他们得经历过多大的挫折才有这种奇花的结果。这种方案，仅仅是可行。从成本和结构上，远远称不上优秀。这种结构是用于一些小功率密度需要要隔离的一些信号级场合。寄生电容是小了些，但解决寄生电容的办法也很多呀。通向山顶的路不止一条，不过客观说，能登顶的，也算个好汉，给他点个赞。我也说过，前级加调压的，也未必是最好的方案。单级完全可以实现。我也知道他们是遇到了什么困难而非要加一级。另外，小功率的倍压，大功率的直升，这些方案我也都做过。没有一种方案是普适的。就像在小功率隔离电源（多路均压、输入适应）上反激有优势，功率再大就正激、半桥、全桥。（反激电源，电流脉动大，电流有效值和平均值比值大，热效应明显，不适合大功率。当然也有KW级的反激通信电源，但它的功率密度并不算高，主要是利用反激电动势的多路均压性好，负载调整率低。你得非常了解电路特性才能作出最合适的选择。）。开关管也是，小功率MOS发热小，因为它是阻性的，电流平方效应。小电流时，通态发热很小，速度也高。但大功率普遍用IGBT了。倍压电路多次泵升后带载能力低，超大功率并不合适，倍压电容在大电流、高温、闪络下寿命也是问题，没错，设计者始终要盯手头的物料特性，倍压不适合超大功率，一方面是有效电流热效应大（请仿真分析），另一个就是器件还不够可靠。但它很大程度上降低了变压器的绝缘设计，也一定程度提高了高压变压器设计功率密度，绕制工艺。在小功率、超高压（数十万伏）上综合优势大一些。

管子选择上，有好多人还停留在参考别人上，不知道用哪个系列的，不知用多大容量的。不会用数据手册  要么就试，炸了就换大一号。不能说所有人，肯定国内有不少厂子的工程师就这种水平。当然有时综合评定后，也不是有唯一选型。但我的确见过，选型有巨大疑问的设备。早期国内抄阿尔斯通的，但你只能抄到一部分，他们的变压器工艺你做不到，工作方式也有别，整体思路又没有消化。这样你就看到有些地方留下浓厚的阿尔斯通的影子，而其实在他的设计里这显然并不合适的现象。举个例子，有人问，为什么阿尔斯通电源上某个位置并了电容，而我一并就炸机，这就是连LLC基础理论都不太明了的工程师。

我的确花了几个月才把程序写好，因为个人比较偏爱FPGA，整个程序都是原创。值得MARK一下。（曾经嵌入式控制部分没能掌握的时候，控制系统仰仗别人，就是通信和控制有点问题，极其苦痛，所以自己撑握很重要。）其中有个MODBUS的程序段当时比较忙，想在网上淘个例程，后来各种BUG，最后还得自己重新来。只能再提醒一下各位，网上的捷径多是陷进。天上不掉馅饼。天道酬勤，否则也不公平。

另外电路板这块，重点还是如何稳定和抗干扰了吧，设计板子时，思路一定要清楚，哪些是高频易干扰信号、哪些是低频信号、哪些信号可能引入强电干扰及怎样阻挡、要有清楚的地系统布局（强电干扰串入时，地环流是怎样走的).这块也没有遇到什么困难。

系统结构设计时，也花了很大精力，主要还是细节，这个也能决定成败。油路的防漏、壳体的防水、风道的防尘。就简单说一下风道，一般来说小风压的风机在堵风后风量会严重损失。而大风压的风机，往往功率要选很大风量才够，而且一量堵风后，负压太大，容易从各狭缝里兹水。当然也有的厂家直接放弃了对防尘的防护，防止堵灰。其实最合适的就是后倾式离心风机，风压居中，风量不小。但在国内不是主流。       另外在设计上降低故障率的思路是尽可能把故障做成或，而不是与。举个例子，有的厂家两路冷却系统，一路IGBT  一路油路。两个风机，只要一个风机坏，肯定故障。不是IGBT热就是油热。但如果把变压器散热和IGBT散热风道串联，两个风机一推一拉，这样有一个坏，也能降额运行。或者尽量一个风机，解决问题。我也见过两风机并联抽风的，摆在一起，当一个故障停转，风直接会从这个坏的风口进，另一个风口出，不走主风道。这就是典型的设计失败。（这只是举个例子，只提思路，不主导结论。要考虑的问题也很多，串联也要考虑后一级的温度问题）

其实这个电路的各种理论才是最简单的，细节才最不可控。所以你看国际一流企业，都是细节胜出。谁都知道汽车发动机原理，但做好的不多。但我们还有好多同志还徘徊在基础理论。应该加油

上面18贴的他认识我，的确我把这个电源干了，0.12安72千伏的使用EE110的铁氧体变压器，使用频率40千赫，变压器次级输出一万伏左右，十倍压整流器，额度输出75千伏左右。我根本没有采用所谓的可控硅三相电斩波即调幅法，也根本就没有高频降压电路，就是只有一级直接出来的。为什么，两级的效率肯定没有一级的高，成本贵的很多。采用的不是硬开关，也不是移相方式，也根本不是LLC多谐振的方式，这个方式更加不好用，频率轻载频率变高，但是，高电压的杂电容参数更大。也根本不是准谐振的所谓轻载频率低，负载大频率高，那么，也就是过去本人在论坛上发表提到的五代新技术，OK，圆满解决这个技术问题的，就是说属于准五代谐振技术，迎刃而解。而且，还不是使用昂贵的模块IGBT,还是使用便宜的塑封管子并联使用的。这个还是网一年多前申请了中国发明专利的技术，属于独一无二的，否则，就不能成为发明专利了。

    后来，我已经好长时间没有上电源网了，当时因为有人打扰，就退出来，我也根本不想与别人吵架。也是后来基本上看不到我的出现的原因。而且，忙，也没有那么多时间浪费，迷于上网，许多事情要做，需要扎扎实实的，就干脆后来不玩了。今天ruohan他知道的事情，找老张就是我 本人，所以就顺便上网聊一下这个话题。

    总之，我现在非常干脆的，一种新型电路的出现，一概都不是大家过去的电路拓扑结构，一概通通淘汰了，我才不会使用两级方式的调幅法，一步到位的。另外，还有，将变压器次级的一万伏，改成六千伏，就是采用16倍压整流。这样的好处就是变压器匝电容减小了好几倍，输出高电压的最大问题，就是匝电容非常大，引起谐波严重，电容属于无功率但是负载通过的电流非常大，关断电流也比较大，采用多倍压整流的目的就是充分减小这个匝电容。我们知道，功率=电压平方 /电阻，形成差不多三次方，电压高的功率P值非常大，形成的无功通过的电流同样非常大，导致实现管子零电压导通非常困难的原因。所以，采用多倍压整流，就是减小了匝电容的影响，频率高一些的倍压效率比较高，频率低一些比较困难。这里也不能太高频率，主要是IGBT的使用频率比较低，40千赫不高不低，比较适宜。

    本人叫做新一代的LLC与LC组合的全谐振软开关电路，大家根本不了解这个新型电路的巨大特点，新技术根本不会公开与炒作的，属于秘密。

搞什么脉冲电源，根本就是不实用的东西，脉冲通常采用可控硅，可以承受相当大的峰值电流，IGBT不行，为什么这么搞，就是匝电容非常大，但也是属于电容的能量存储，然后泄放，目前就是困扰这个技术问题，但是，这种做法的效率非常低，成本高，不经济，还是完全直流开关电源方式实际实用的多，性价比高。

    还有，我采用的铁氧体，然而，大家都是采用非晶态变压器，非常昂贵的，属于半硅钢片，所以，频率不能使用太高，通常采用15千赫，频率低的倍压整流需要更大容量的电容，如我这里采用40千赫的频率，倍压整流的电容量当然是15/40,的关系，这样电容不需要太多，成本不到一半。铁氧体变压器的价格几百块，是非晶态几千块的十分之一，想想看，成本低的太多了，还有，我充分的软开关条件，损耗非常小，提高频率一些不是一个问题，否则，IGBT也不能使用太高的频率，通常限制20千赫以下，我这里40千赫以上没有问题，在于真正的也就是我几年多前的【新一代软想开关电源变换技术专题讨论】，的的确确，提到的五代全谐振技术，确实已经让我实现了，准五代技术其实四代半技术。这个新型拓扑电路方式，实践充分证明行之有效，损耗小效率高成本低。同行搞什么两级方式的调幅，也许就是一个笑话，就是说一级方式岂不是效率肯定更高，成本更低的多。目前的中国技术就是非常落后，美国九十年代的电源技术中国还没有，那时属于四代技术，目前实实在在的人家采用了五代技术，中国还停留在三代技术，我已经实现了准五代技术，靠近了，效果非常不错的，代数不高，空谈与炒作变换效率能够多少，这个也是不可能的事情，空谈，效率高在于技术的升级，没有升级一概就是胡扯，子虚乌有，开关管损耗不可能充分的减小，那么，效率就不可能充分的提高，是这么一回事的。