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高频开关电源双闭环反馈并联系统

发布时间:2020-07-21 17:47:05 阅读: 来源:螺柱厂家

1.前言

本文引用地址:高频开关电源在二十世纪八十年代进入我国后,由于其具有体积小.重量轻.效率高.噪音低等优点,大量地进入我国邮电通讯.电力部门及其它领域,其发展迅速,市场潜力巨大,取代了许多传统的中小功率可控硅整流电源.而在传统的工矿企业,如电解电镀.电化.电火花.电池充电.水处理.热处理.焊接.冶炼等诸多领域,目前还在大量使用传统的可控硅整流电源,不符合国家环保节能的政策.目前市场上的单台高频开关电源功率受到器件的约束及其它因素的限制,难以在大功率(50KW以上)场合实用需要.为了把功率做大,简单的方法就是把许多单台高频开关电源,将其输出简单并联,形成扩流输出.但这种方法有一个局限性,那就是并联后的系统只能是稳流输出,而不能适应稳压输出的应用场合.本文设计思想就是在上述简单并联后的基础上,再单独设计一个输出电压负反馈系统,利用电压反馈系统的输出来控制各台高频开关电源,形成双闭环反馈,从而达到并联系统的稳压输出.由于单台高频开关电源的工作原理众所周知,故以下着重从自动控制系统原理方面介绍并联系统的工作原理.

2.系统控制原理图

并联系统的自动控制原理如图1所示.

在自动控制电机直流调速系统中,有一种转速.电流双闭环反馈系统,又称串级系统.

外环是转速反馈,内环是电流反馈.任何系统内外扰动或电网电流变化造成的转速变化,都能通过外环或内环的反馈系统调节,达到稳定的转速输出.本文正是基于此设计思想,设计了如图1的高频开关电源双闭环反馈并联自动控制系统.图中各台高频开关电源本身就是可以独立工作的,且内部形成电压或电流负反馈系统.并联系统电压反馈属于外环,内环由高频开关电源内部形成.这种并联系统之所以简单,就是在单台独立工作的电源基础上,把输出端简单并联在一起.而输入端的给定由外环统一加到各台独立的高频开关电源.

图1中虚线框内1#.2#.…….N#为各台高频开关电源,其内部自动控制原理图简化为一阶系统比例积分环节,所以各台高频开关电源的稳流或稳压精度很高.图中它们工作在稳流状态下.

3.系统工作设计原理

3.1 单台高频开关电源设计及总体框图

单台高频开关电源的技术指标:

输入电压:380V,50HZ

输出电压:DC 18V

输出电流:DC 800A

限流值:850A

限压值:18.5V

保护:过流保护.热保护.过压保护.欠压保护

转换效率:>80%

单台高频开关电源总体框图如图2所示.

整机电路可分为变换主回路和控制电路两大部分.交流380V电压经输入电源滤波器.输入直流整流滤波得到550V左右的直流电压,供给脉宽调制器,它有两组IGBT模块.高频变压器及输出整流滤波组成.

由PWM控制电路提供交变脉冲经驱动电路来控制IGBT模块的通断,将直流电压变换成交变的20KHZ脉冲电压,经高频变压器隔离变换成所需的电压,再经输出整流二极管全波整流,得到平均幅值为18V的直流电压.

控制电路由PWM控制电路.驱动电路.反馈取样电路.限流限压电路及辅助电源组成.

PWM控制电路输出两路彼此相位差180度,并有一定死区的脉冲,经驱动电路放大,控制主回路IGBT模块的通断.为了得到稳定的输出电压或电流,对输出电压或电流进行采样.反馈,与基准值比较.放大,控制PWM电路的脉冲宽度,调整IGBT的占空比来实现稳压或稳流.同时通过软启动.过流过压保护.短路保护及限压限流电路对电源本身实施保护措施.

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