西安特种电源有别于通用电源，它是为特定负载和专用场合而设计的，其应用十分广泛，是通用电源无法取代的。本文记录了《电源技术应用》执行主编采访西安兆福电子有限公司史平君高级工程师的详细情况。史平君高工现任中国电源学会特种电源专业委员会主任委员，是我国特种电源方面的资深专家。

被采访人：史平君高级工程师

采访人：《电源技术应用》执行主编曲学基

曲：请介绍一下特种电源与普通电源的区别以及特种电源的要求和应用。

史：特种电源即特殊种类的电源。所谓特殊主要是由于衡量电源的技术指标要求不同于常用的电源，其主要是输出电压特别高，输出电流特别大，或者对稳定度、动态响应及纹波要求特别高，或者要求电源输出的电压或电流是脉冲或其它一些要求。这就使得在设计及生产此类电源时有比普通电源更特殊甚至更严格的要求。

特种电源一般是为特殊负载或场合要求而设计的，它的应用十分广泛。主要有：电镀电解、阳极氧化、感应加热、医疗设备、电力操作、电力试验、环保除尘、空气净化、食品灭菌、激光红外、光电显示等。而在国防及军事上，特种电源更有普通电源不可取代的用途，主要用于：雷达导航、高能物理、等离子体物理及核技术研究等。

可见特种电源就是运用电力电子技术及一些特殊手段，将发电厂或蓄电池输出的一次电能，变换成能满足对电能形式特殊需要的场合要求而设计的电源。

曲：特种电源的应用十分广泛，请介绍几种具有代表性的特种电源。

史：特种电源是普通电源无法取代的，在工业、环保、医疗、国防和科研等方面具有广泛应用，且发展潜力巨大，现仅介绍具有广泛代表性的高压电源、脉冲电源和加速器电源系统。

①雷达发射机用的高压电源

在现代雷达发射机中，用行波管(TWT)作为微波功率放大器件占有很大的比例,作为高功率部分,它的可靠性与技术指标如何,对雷达发射机乃至整个雷达有着直接的影响，而支撑着行波管的高压电源(系统)更显得至为重要。雷达行波管用高压开关电源，可采用全桥谐振PWM调制方式,大功率开关器件采用先进的IGBT模块及先进可靠的驱动电路，使得电源的整体性能良好，稳定度好,并且具有各种保护功能。

②电子束焊机用大功率高压电源

电子束焊接因具有不用焊条、不易氧化、工艺重复性好及热变形量小的优点而广泛应用于航空航天、原子能、国防及军工、汽车和电气电工仪表等众多行业。电子束焊接的基本原理是电子枪中的阴极由于直接或间接加热而发射电子，该电子在高压静电场的加速下通过电磁场的聚焦就可以形成能量密度极高的电子束，用此电子束去轰击工件，巨大的动能转化为热量，使焊接处工件熔化，形成熔池，从而实现对工件的焊接。高压电源是设备的关键技术之一，它主要为电子枪提供加速电压，其性能好坏直接决定电子束焊接工艺和焊接质量。电子束焊机用高压电源与其它类型的高压电源相比，具有不同的技术特性,技术要求主要为纹波系数和稳定度，纹波系数要求小于1%，稳定度为±1%，甚至纹波系数小于0.5%，稳定度为±0.5%，同时还要求重复性要求小于0.5%。以上要求均根据电子束斑和焊接工艺所决定。电子束焊机用高压电源在操作时必须与有关系统进行连锁保护，主要有真空连锁、阴极连锁、闸阀连锁、聚焦连锁等，以确保设备和人身安全。高压电源必须符合EMC标准，具有软起动功能，防止突然合闸对电源的冲击。这种电源由于功率大(达30kW)，输出电压高(150kV)，工作频率较高(20kHz)，而对稳定精度、纹波及电压调节率均有较高的要求。选用先进的三相全控可控整流技术、大功率高频逆变器，用新型功率器件IGBT作为功率开关。

③高压脉冲电源

在雷达导航设备中，其发射部分一般都需要一高电压、窄脉冲，不同重复频率的强功率脉冲源，这种强功率脉冲源一般通过一个高压电源将市电升为几千伏至几十千伏直流高压，然后由一个调制器将直流高压调制为所需脉宽及频率的脉冲源以供发射管使用。高压脉冲源主要由高压电源及调制器组成，高压电源采用开关稳压电源，调制器采用半导体固态器件。

④在医学领域的应用

在医学领域，许多医疗设备都需要高压电源或高压脉冲电源、典型的如CT机、X射机光机等。介绍一种在神经和精神疾病治疗领域中高压脉冲电源的应用——经颅磁刺激系统。

经颅磁刺激是利用时变磁场作用于大脑皮层产生感应电流，改变皮层神经细胞的动作电位，从而影响脑内代谢和神经电活动的生物刺激技术。整个系统主要由主升压电路、充/放电回路(含控制部分)和刺激线圈电路等几部分组成。

⑤大功率高压脉冲电源在污水处理中的应用

用大功率高压电脉冲处理污水是利用在水中高电压(30～50千伏)、大电流(几十千安)脉冲放电产生的等离子体(自由基和紫外辐射)，及等离子体通道刚性条件下迅速膨胀产生的冲击波对污水中有机化合物的等离子体物理及电化学的复杂作用，使其降解为二氧化碳、水等简单分子，达到处理污水的目的。

系统中高压电源较为关键，它产生高压大电流脉冲。高压电源输出30～50千伏的直流高压，此直流高压储存在能量储存器内，高功率脉冲发生器将所储存的能量压缩为在短时间内可输出高电压大电流的强功率脉冲，以输送给反应器而发生等离子体作用。

⑥高压脉冲电源在食品杀菌中的应用

高压脉冲电源杀菌技术的应用研究主要集中在液态食品(如饮料、牛奶等)的杀菌，经高压脉冲电场杀菌加工的饮料具有安全、风味和口感近似新鲜饮料、营养好的特点，故此技术对食品加工厂家具有极大的吸引力，具有良好的市场前景。

⑦高压电源在(塑料薄膜)材料表面处理中的应用。

塑料薄膜已经成为现代包装工艺的主流材料，具有透明、防潮、气密性好等突出优点。但大部分塑料薄膜属于非极性高分子材料，对油墨的亲和性都比较差，而且在形成过程中加入的增塑剂、引发剂、残留单体和降解物等低分子物质很容易析出而汇集于材料表面形成无定性层，使塑料薄膜表面的润湿性能变差，所以在印刷前必须经过处理。要进行这种处理，就需要用高频高压放电电源系统，它主要包括晶闸管可控整流电路、单相全桥IGBT逆变电路和高频升压变压器、检测电路、保护电路、上下位机电路和液晶显示等几个部分。三相交流电经过传统的相控整流后，通过电容滤波输入到由IGBT管组成的单相全桥逆变电路。逆变电路的输出经过高频高压升压变压器升压后提供给放电负载。检测电路主要对输入电压、输入电流、负载电流、直流母线电压和电流、工作频率等量进行检测，以便实现显示和保护。系统具有完善的保护电路，主要包括：过流保护、逆变器失锁保护、缺相保护、错相保护、停转保护、放电架开启保护、绝缘介质击穿保护等。

⑧加速器电源系统

电源系统是加速器中一个重要组成部分，其主要功能是和负载一起为加速器提供所需的磁场和电场。这个电源系统绝大多数是高精度线性电源，几乎全部是直流稳流和直流稳压电源。其基本结构是开关电源和晶闸管相控电源。主要技术指标(长期电流稳定度，电流纹波等)要求很高，二极铁电源电流长期稳定度一般优于2×10-4/8小时，四极铁电源电流长期稳定度一般优于5×10-4/8小时。

直流电源主要采用以下技术方案：对于输出功率在50kW以上的二极磁铁电源和大的四极磁铁电源，采用了晶闸管相控整流技术，大部分为晶闸管12脉波整流技术，同时根据具体情况采用并联式有源滤波技术以抑制纹波。稳定度要求为5×10-6/8小时的主磁场电源采用24脉波晶闸管整流技术，同时控制电路和测试电路都采取了恒温措施。

脉冲电源实现方案与直流电源类似，对于输出功率在50kW以上的二极磁铁电源和大的四极磁铁电源，采用了晶闸管相控整流技术，中小功率电源则全部采用高频斩波技术。◆

被采访人简介

史平君,1961年生,中国兵器工业206研究所特种电源部高级工程师,中国电源学会特种电源专业委员会主任委员。主要研究方向为高压电源。