高压变压器型电子加速器效率提升研究

要将DG型电子加速器的电能转换效率从目前的70%提高到90%以上，赶超国际技术水平及积极响应国家节能减排号召，推进产业化进程，就必须放弃现有落后的机械变频供电技术。鉴于市场上还没有适于加速器这种谐振型负载的电子变频供电系统，故该项目将为该类型加速器研制一套基于IGBT技术的高效率大功率变频供电系统。首先进行加速器负载及其补偿原件参数的计算，控制电路将使用SPWM原理进行调制且满足频率在400Hz至1kHz之间可调。与普通变频电源不同，该供电系统的解调将由加速器负载及补偿结构共同实现，同时具备与加速器连锁保护的功能，当加速器损坏或出现异常时可以进行相应的保护措施，以保证加速器整体系统安全、可靠、稳定、高效的工作。

本项目针对国产高压变压器（DG）型电子加速器效率提升问题进行了研究，使用了基于IGBT的电子变频技术代替原有机械变频技术将整机电能转换效率从原来的70%提高到88%。首先应用现有DG型加速器进行了负载特性实验，由实验数据推算得出加速器负载电感为4mH，与理论模拟计算一致。基于加速器负载特性对供电主回路进行匹配计算，得到匹配电容和电感分别为560uF和1.12mH。其次，设计了基于UC3875芯片的全桥移相控制电路，实现了对大功率IGBT的开关控制，主电路协同匹配元件与加速器空载调试，获得了较好的解调效果，输出波形畸变小。最后对电源和加速器进行联合调试，随着加速器负载的增加，电源输出波形出现畸变，同时高次谐波分量也有所增加，当加速器负载功率达到76kW时供电功率达到86kW,转换效率达到88%。加速器功率持续增加时，电源输出电流波形畸变较大，加速器工作稳定性降低，出现高压击穿，同时电源控制部分出现不同程度损坏，需进一步调试解决问题。.到目前为止变频电源和加速器能在加速器输出功率小于70kW时协同稳定工作，该项目仅取得阶段性成果，未达到预期100kW的技术参数。该阶段性成果可以为更大功率加速器电源的研制积累一定的经验。