大功率直流電源開(kāi)關(guān)設計

隨著(zhù)通信用開(kāi)關(guān)電源技術(shù)的廣泛應用和不斷深入，實(shí)際工作中人們對開(kāi)關(guān)電源提出了更高的要求，提出了應用技術(shù)的高頻化、硬件結構的模塊化、軟件控制的數字化、產(chǎn)品性能的綠色化、新代電源的技術(shù)含量大大提高，使之更加可靠、穩定、高、小型、安。在高頻化方面，為提高開(kāi)關(guān)頻率并克服般的PWM和準諧振、多諧振變換器的缺點(diǎn)，又開(kāi)發(fā)了相移脈寬調制零電壓開(kāi)關(guān)諧振變換器，這種電路克服了PWM方式硬開(kāi)關(guān)造成的較大的開(kāi)關(guān)損耗的缺點(diǎn)，又實(shí)現了恒頻工作，克服了準諧振和多諧振變換器工作頻率變化及電壓、電流幅度大的缺點(diǎn)。采用這種工作原理，大大減小了開(kāi)關(guān)管的損耗，不但提高了率也提高了工作頻率，減小了體積，更重要的是降低了變換電路對分布參數的敏感性，拓寬了開(kāi)關(guān)器件的安工作區，在定程度上降低了對器件的要求，從而顯著(zhù)提高了開(kāi)關(guān)電源的可靠性。  1. 開(kāi)關(guān)電源主電路的設計  開(kāi)關(guān)電源重要的兩部分就是主電路和控制電路。本章將根據大功率直流開(kāi)關(guān)電源的要求對主電路各部分進(jìn)行性能分析并計算各項參數，根據計算所得的數據結果選擇各元器件，設計出各個(gè)立模塊，組裝成開(kāi)關(guān)電源的主電路。 1.1 開(kāi)關(guān)電源的設計要求  在本課題研究的過(guò)程中，主要對大功率開(kāi)關(guān)直流電源的工作原理、電路的拓撲結構和運行模式進(jìn)行了深入研究，并結合系統的技術(shù)參數，確定系統主電路的拓撲，設計出主電路，即分別設計出濾波、整流、DC-DC變換器、軟啟動(dòng)和保護控制等部分。下面就對電源主電路的設計進(jìn)行詳細說(shuō)明。

 根據需要設計大功率開(kāi)關(guān)電源的技術(shù)要求，本文進(jìn)行了方案的驗證與比較，設計如圖2-1所示的軟開(kāi)關(guān)直流開(kāi)關(guān)電源的主電路框圖。虛線(xiàn)以上是主電路，主電路主要分為輸入整流濾波、逆變開(kāi)關(guān)電路、逆變變壓器和輸出整流濾波；虛線(xiàn)以下為控制回路，控制回路主要包括信息檢測電路、控制和保護單元、監控單元和輔助電源。  本電源采用ZVZCS- PWM 拓撲，原邊加箝位二管，三相交流輸入整流后，加LC濾波，以提高輸入功率因數，主功率管選用IGBT，控制電路采用UC3875移相控制用集成芯片，電流電壓雙閉環(huán)控制。具體設計主電路如圖2-2所示，包括三個(gè)部分:(1) 輸入整流濾波電路；(2) 單相逆變橋；(3) 輸出整流濾波電路.

EMI 橋整流濾波 高頻逆變 整流濾波 輔助電源 控制和保護單元 反饋 監控單元 交流輸入 集中監控單元 直流輸出 圖2-1 直流開(kāi)關(guān)電源的主電路框圖  1.2.1 輸入整流濾波電路  三相交流電經(jīng)電源內部EMI濾波后，加到整流濾波模塊。

EMI濾波器的作用是濾除功率管開(kāi)關(guān)產(chǎn)生的電壓電流尖峰和毛刺，減小電源內部對電網(wǎng)的干擾，同時(shí)又能減小其他用電設備通過(guò)電網(wǎng)傳向電源的干擾。濾波電路采用LC 濾波，電感的作用是拓開(kāi)電流導通時(shí)間，限制電流峰值，可以提高電源的輸入功率因數。濾波電容采用四個(gè)電解電容，兩個(gè)串聯(lián)后并聯(lián)使用，滿(mǎn)足三相整流后的高壓要求。電阻R1、R2是平衡串聯(lián)電容上的電壓，高頻電容與電解電容并聯(lián)使用，濾除高頻諧波，彌補電解電容高頻性差的缺陷。

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