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怎么快速规划及完成大容量开关电源

在通讯、电力领域,要求的直流电源系统输出的电流电压各不相同。对于大容量电源系统,往往采用多个同一电压等级的小容量电源模块并联的方法来实现,但如果并联的电源模块太多,就不利于均流和可靠性,因此用户迫切要

  在通讯、电力范畴,要求的直流电源体系输出的电流电压各不相同。关于大容量电源体系,往往选用多个同一电压等级的小容量电源模块并联的办法来完成,但假如并联的电源模块太多,就不利于均流和可靠性,因而用户迫切要求大容量电源模块的呈现,依据这种布景作者开发了大容量开关电

  现在的大容量开关电源一般是由主电路、操控电路组成,而智能化开关电源,往往还有微机构成的数控体系–在完成智能化功用的一起,还对开关电源的一些要害参数及各种毛病信号进行检测传送给上位机,一起上位机的一些操控量也可经过微机体系对开关电源的输出电压、电流进行操控,本文选用PIC单片机作为开关电源智能化的中心引导操控电路和主电路进行作业。

  大容量开关电源主电路中的逆变电路一般为H桥式结构,能够选用硬开关办法或软开关办法,这2种办法在国外优异的大容量开关电源中都在广泛运用。在本电源中为了简化电路结构和生产工艺,选用了硬开关技能。可是,硬开关的开关损耗大于软开关的开关损耗,因而,要合理挑选作业频率和损耗较小的开关器材至关重要。假如规划合理,硬开关技能依然极具生命力。

  因为开关电源常用的操控办法、主电路结构办法及其相关技能现已十分老练,因而本文仅对大容量开关电源规划中的几种新技能进行介绍:PFC技能、作业稳定性、多电源并联均流。

  功率因数校对电路的规划

  大容量开关电源的进线一般为三相380VAC,为了削减谐波,直流电源体系往往在进线侧一起加无源滤波。为了进步功率因数,每一电源模块在输入侧增加了三相单开关PFC电路。当输入侧的沟通电压改动土20%时,整流后的直流电压改动土20%,经过PFC操控就能够使一次侧直流母线电压根本保持在 670VDC,这样在进步功率因数的一起还能够减小后级逆变变压器的体积。

  三相单开关PFC主电路一般有2种计划:

  (1)图1(a)所示的主电路,其操控办法类似于单相PFC,选用了UCl854高频有源PFC专用操控芯片,三相桥式整流后的每周期6波头电压,分压输入到UCl854作为电流给定信号,UCl854经过对开关S的通断操控,使经过电感乙的电流也是每周期6波头,这样,每相的电流波形尽管不能迫临正弦波,但功率因数得到很大的进步,谐波削减。

  (2)如图1(b)的电路,在三相进线端分别加电感,当S闭合时,三相电源经过S分别为3个电感激磁,电感电流从零线性上升;当S关断时,电感电流逐步降为0,在一个载波周期里,电感电流近似为三角波,但每相的均匀电流与输入电压成正比,进线每相电流的峰值包络线自然而然地构成正弦波,并且电流相位与电压相位一起,校对了功率因数。比较图1(a)和图1(b),图1(a)中只用了一个电感,结构简略,在规划的电源中得到运用。

  斜波补偿及作业稳定性剖析

  操控电路的中心是电流型双路推挽输出的UC3825,电源中一切的毛病、启停都可经过操控芯片的启停来完成。操控电路包含了输出电压、电流操控器;电网输入的过压、欠压、缺相维护;输出直流电源的过压、短路维护;散热器的过温维护;电扇的智能驱动及毛病检测;几组模仿电压、电流给定信号的主动切换,微控板能够检测到一切的信号。假如说主电路的规划好坏关系到整机可靠性的话,那么,操控电路将直接影响到输出直流电源的质量。操控主芯片UC3825为电流型器材,一切电流型PWM操控器材有一个一起的特色:当反应电流大于内部给定电流时当即关断所驱动的器材。这样,当反应电流的波形前沿有毛刺时很简单引起体系的不稳定。处理的办法有:

  (1)在电磁式电流互感器两头并接电容去掉毛刺;

  (2)充分利用器材特性,在器材的电流输入端和振荡器斜波输入端并接电容、阻容。

  事实证明:这两种办法都能战胜体系的不稳定。

  依据主电路计划及功能要求,输出电流、输出电压选用双路并联操控办法,其间电流环为份额一积分操控的单环体系,电压环为双闭环体系,内环为电流环,外环为电压环,选用份额一积分一微分操控办法。动态结构图如图2所示,虚线框内是电流环的动态结构图。

  图2中A,B分别为电流电压反应系数,其他参数对应各自环节的物理量。

  依据动态结构图,规划出调理器的参数,能够得到优异的静、动态功能。  均流办法

  用户要求直流电源体系输出的电流各不相同。关于大电流体系,往往选用较小电流的电源模块并联集成,这就要求电源模块并联作业时能够很好地均流。现在,均流办法的发展方向是自主均流,自主均流的原理如图3(a)所示,2脚为电流取样输入端,经过A1扩大后输出给A2同相扩大,A2输出的7脚正是均流母线的正端,假如当并联的一切电源模块的均流母线正端接在一起、负(6脚)端悉数接地时,如图3(b)所示,那么均流母线正端的电压值反映的是并联各模块中的电流最大值。因为二极管的单向导电性,只要电流最大的模块中的二极管才导通。正常情况下,各模块分配的电流是均衡的。假如负载等外界要素发生改动使各模块分配的电流不均衡,那么,总有一个模块的电流最大,主动成为主模块,其他模块成为从模块,经过图3(a)的A3,A4扩大器输出端3脚的电压值,改动各自模块PWM操控信号宽度,盯梢主模块的电流基准,以到达与主模块均流的意图。UC3902是较好的均流器材,图3(a)的管脚与UC3902一起。在运用中需求留意的是第5脚要接电阻、电容到操控地,并且电阻阻值较小,%&&&&&%值较大。意图是为了使均流调理慢于电压环、电流环的调理,不然,或许导致电源体系不稳定。

  试验成果及定论

  经过对3台20A/200V和1台30A/220V电源的测验,其功能如表1所示。

  从功能目标及测验成果能够看出,整个电源的各项目标都到达了很高的水准,阐明规划是合理的、先进的。

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