直流高壓穩壓電源廣泛應用于各種場合,如粒子加速器[1,2]、離子注入機[3]、雷達、X射線機、大功率激 光器等。隨著設備性能指標的提高,對直流高壓穩壓電源也提出了各方面的要求,如小體積、輕重量、高 精度、高穩定度、低成本等。

由于電力電子技術的發展應用到直流高壓電源中以后,電源的供電頻率從最 初的工頻 50Hz,經歷了 400Hz中頻發電機組,2.5kHz晶閘管逆變供電,到現階段的 25kHz左右的全控器件 逆變供電,使高壓裝置的體積重量大大減小,采用閉環負反饋穩壓技術后,電源的精確度和穩定度也大大 提高。
在穩定度要求較低的應用場合,經過簡單的估算元件參數,即可滿足性能指標;但對高穩度的直流 高壓穩壓電源,定量計算對設計和制造則顯得尤為重要。 直流高壓穩壓電源是一個閉環系統,由電壓基準源、放大器、功率變換器、升壓倍壓電路、采樣裝置 等單元構成,每一單元對系統穩定性的作用呈現出“木桶效應”,即電源系統的總體穩定度取決于各單元中 最低的穩定度,所以,建立模型,定量計算每一單元的穩定度,進而得到總體的穩定度有兩個重要作用: 一方面,可以達到設備的性能指標;另一方面,則有利于節約成本,即盡可能使“木桶”的每一根木條長 度一樣,使設備的性能成本比最高。 影響直流高壓穩壓電源穩定度的外界因素有溫度變化、電網電壓波動、電磁干擾等。其中電網電壓的 波動,通過功率變換裝置和閉環穩壓后對長期穩定性沒有太大影響,外界電磁干擾和內部的電磁干擾通過 技術手段也可以減小或消除。影響系統長期穩定性的最主要因素是溫度變化,一方面是環境溫度的變化, 另一方面是系統自發熱造成的溫升或溫度變化。由于半導體元器件是溫度敏感元件,設備中各種元件及線 路的溫度漂移是設備長期穩定性的破壞者。