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脉冲激光系统充电电源功率因数校正技术研究

2020-11-11刘冬生潘冰冰方晓东

激光技术 2020年6期

徐 健,梁 勖,刘冬生,潘冰冰,方晓东,,罗 乐*

(1.合肥工业大学 电子科学与应用物理学院,合肥 230009; 2.中国科学院 安徽光学精密机械研究所,合肥 230031; 3.中国科学技术大学 科学岛分院,合肥 230026)

引 言

在高峰值功率需求的脉冲应用中,通常采用的方式是先慢回路对储能电容器充电,然后通过快速回路放电的方式来实现[1-3]。目前的方案是采用开关变换式电路结合升压变压器对高压储能电容进行充电,充电完成后储能电容经快速开关对后端电路放电,实现高峰值功率脉冲输出[3-8]。高压充电电源的负载是电容器,因而充电初始电压低、充电导通角大,但随着充电电压的逐步增大,充电的导通角变小。而脉冲应用中,后端电路不断从前端储能电容中获取能量,造成储能电容电压波动,不断重复充电过程,因而存在工作过程变化、功率因数低、电流谐波大的问题,有其特有的难点。

本文中介绍了一种工作在连续导通平均电流模式的单相升压(boost)功率因数校正(power factor correction,PFC)主拓扑结构电路,具有拓扑简单、适用于高压输入、大功率应用场合等特点[9],同时具有更低的波形畸变、平均电流抗噪声能力好、较低的电流纹波和噪声、控制电路简单等优点[10]。本文中分析了PFC电路的主拓扑结构及工作原理,同时对外围电路重要元器件进行选型和参量的计算,最后将其应用于一台放电抽运准分子激光器中,分析其在脉冲充电过程特性,测试了PFC电路对功率因数的提高,实验结果表明,高频高压充电电源的电流谐波得到了明显的改善,功率因数得到了提高,有效地改善了电源的品质,提高了电源的效率和激光等高压充电电源的应用表现性能。……

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