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并联均流高频开关电源的研究

时间:2007-1-20栏目:电子通信论文

重量更轻、体积更小、效率更高、安全性更好的整流模块实现方案。由于篇幅所限,本文只介绍220V/10A整流模块的实现方法。
  
  高频开关电源性能优于相控整流电源,它能否得到广泛工业应用的关键是其可靠性,特别是当输出直流电压较高时应能可靠工作。除元器件及生产工艺等因素外,开关电源的可靠性主要取决于其主电路拓扑结构及控制方法。在设计该电源模块时,笔者选用了可靠性很高的三相电流型PWM整流器来完成三相功率因数校正及移相全桥谐振拓扑,从而实现DC/DC转换;PWM控制则采用电流型控制方法来实现。
  
  3.1三相PWM整流器
  
  图1所示是一种三相PWM整流器的主电路,该电路的每个桥臂均由2只IGBT和2只二极管组成。其中IGBT的驱动脉冲采用正弦PWM调制脉冲,这样,输入电流和输出调制电压Vd中就只含下式所示的谐波:
  
  
  
  式中:Id为输出电感中的电流;Vl为输入线电压有效值:P为0~60°区间内的脉冲数;M为调制系数,M=Uo/Um。
  
  PWM整流器具有输入功率因数高,输入电流
  
  
  
  的低次谐波电流含量少,PWM调制脉冲易实现以及成本低等优点。
  
  3.2全桥DC/DC变换器
  
  a.主电路拓扑
  
  根据该高频开关电源的输出功率较大(220V、10A)且工作频率较高(100kHz)等实际情况,笔者选用了全桥隔离式PWM变换器,图2是其电路图。
  
  这种线路的优点有二:一是主变换器只需一个原边绕组,通过正、反向电压即可得到正、反向磁通,副边绕组采用全桥全波整流输出。因此变压器铁芯和绕组可得到最佳利用,从而使效率密度得到提高。二是功率开关可在非常安全的情况下运行。
  
  b.控制与保护
  
  DC/DC变换器采用峰值电流型PWM控制,并采用自主均流法实现多个模块并联运行时的均流控制。这种均流控制方法与电源模块数目无关,且任意1个模块发生故障或退出运行时,均不影响其它模块的均流功能,从而真正实现了N+1冗余运行。
  
  PWM脉冲宽度调制开关变换器的控制芯片采用UC3875移相专业控制芯片,该芯片主要应用于全桥变换器电路。它有电压型和电流型控制模式可供选择。UC3875具有限流、输入过压、输出过压、输入欠压等保护功能。自动均流电路采用以最大电流自动均流法为原理的集成均流芯片UC3907,应用UC3907可以调节电源模块的电压并实现并联模块间的均流。
  
  用于电力系统中的高频开关电源可满足的技术指标如下:
  
  ●输入交流电压:380V;
  
  ●纹波系数:≤0.5%;
  
  ●电网频率:50Hz;
  
  ●功率因数:≥0.9;
  
  ●输出直流电压:220V;
  
  ●稳压精度:≤0.5%;
  
  ●模块输出电流:10A;
  
  ●稳流精度:≤0.5%;
  
  ●整机输出电流:40A
  
  ●均流不平衡度:≤0.

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