I. Princípio de funcionamento

Rectificação e Inversão

A corrente alterna de frequência de entrada (por exemplo, 220V / 380V) é convertida em corrente contínua após filtragem de corrente rectificada e, em seguida, é convertida em corrente alterna de alta frequência (frequência geralmente 30-100kHz) através de um circuito inversor de ponte ou semi-ponte composto por IGBT (transistor bipolar de porta isolante). A alta frequência pode reduzir significativamente o volume do transformador e aumentar a densidade de potência.

Elevação e corrente de alta pressão

A corrente alterna de alta frequência aumenta a tensão para milhares de volts a centenas de kilovolts através de transformadores de média frequência e, em seguida, é convertida em alta tensão de corrente contínua através de circuitos de corrente rectificadora de dupla tensão de silício multiestágio, como o circuito de Cockcroft-Walton. O circuito de dupla tensão é multiplicado pelo princípio de carga em série capacitiva e descarga em paralelo, enquanto a condutividade unidirecional do pilar de silício é usada para completar a corrente.

Estabilização de tensão e controle de feedback

Usando a tecnologia de controle de feedback de circuito fechado, a tensão de saída é monitorada em tempo real através de sensores de tensão e comparada com os valores definidos. O sinal de erro ajusta a proporção de condução do IGBT pelo controlador PWM (modulação de largura de pulso), ajustando dinamicamente a tensão de saída para garantir uma estabilidade superior a 0,1%. Alguns equipamentos também introduzem a função de bloqueio de 0,75 vezes a tensão para facilitar os testes de protetores de relâmpago de óxido de zinco.

II. Topologia

Transformador de isolamento de meia ponte

Consiste em dois IGBTs, dois capacitores e um transformador. Através da condução alternada do IGBT, a tensão alterna é gerada no lado original do transformador e a alta tensão é emitida pelo lado lateral através da corrente de correção de duplicação. Esta estrutura é de baixo custo e resistente a desequilíbrios, mas com potência de saída limitada (geralmente ≤700W), é adequada para cenários de potência pequena e média.

Circuito de transformação de ponte completa

Usando quatro IGBTs para formar a ponte H, a tensão lateral original do transformador é a tensão de entrada de corrente contínua e a potência de saída pode atingir mais de 2000W. A estrutura de ponte completa é complexa, mas os requisitos de resistência ao tubo de comutação são baixos e adequados para necessidades de alta potência (por exemplo, testes de resistência ao cabo de energia).

Circuito de dupla tensão em série

A unidade de correção de dupla tensão de múltiplos estágios é conectada em série e a tensão de saída de carga vazia pode atingir 2nUm (n é a série, um é a tensão de pico de corrente alterna). Limitado pela queda de tensão e o coeficiente de pulsação, o nível geralmente não excede 5 níveis, a tensão de saída máxima é de cerca de 2MV, adequada para testes de ultra-alta tensão.

Vantagens técnicas

Alta frequência: aumentar a densidade de energia e reduzir o volume do dispositivo.

Design modular: suporta a estrutura em secção, compatível com níveis de alta e baixa tensão (por exemplo, 100kV / 4mA em uma seção, 200kV / 2mA em duas seções).

Proteção múltipla: funções integradas de sobretensão, sobrecorrente, fechamento zero, proteção contra desconexão e alarme de mal aterrizamento para garantir a segurança operacional.

Controle inteligente: Melhore a experiência do usuário com um único chip ou DSP para exibição de parâmetros, resolução de problemas e comunicação remota.