【正文】 出欠壓保護(hù):195V177。%穩(wěn)流精度:≤177。20%電網(wǎng)頻率：50HZ177。在本系統(tǒng)中，先通過對高頻開關(guān)電源的主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的分析，并結(jié)系統(tǒng)的技術(shù)參數(shù)，確定系統(tǒng)的主電路拓?fù)洌O(shè)計出主電路。而高頻開關(guān)電源體積小、重量輕、頻率高、輸出紋波小、模塊疊加、N+1熱備份設(shè)計、便于計算機(jī)管理等優(yōu)點，符合現(xiàn)代電源的潮流。線性電源也是一種常用的穩(wěn)壓電源，通過串聯(lián)調(diào)整管可以連續(xù)控制，它的功率調(diào)整管總是工作在放大區(qū)，流過的電流是連續(xù)的。國內(nèi)的發(fā)電廠和變電所的直流電壓大多采用220V。2課題簡介 發(fā)電廠和變電所中，為了供給控制、信號、保護(hù)、自動裝置、事故照明、直流油泵和交流不停電電源裝置等的用電，要求有可靠的直流電源。例如線路和配電變壓器過熱。外形也可以作成輕、薄、短、小?，F(xiàn)在新的器件(能低壓工作、降壓很小)陸續(xù)進(jìn)入市場，因而可得到1V的低壓輸出和功率小到IOmW的開關(guān)電源、功率密度達(dá)56W/cm3，為便攜裝置微型化提供了條件。在三相升壓式單開關(guān)整流器中減少諧波方法，有人采用注入六次諧波調(diào)脈寬控制，抑制住輸入電流的五次諧波，解決了電流諧波畸變率小于100k的要求。以功率因數(shù)為例，AC一DC開關(guān)電源或其他電子儀器輸入端產(chǎn)生功率因數(shù)。五新使開關(guān)電源更上一層摟，達(dá)到了頻率高、效率高、功率密度高、功率因數(shù)高、可靠性高(簡稱五高)。八十年代，國內(nèi)高頻開關(guān)電源只在個人計算機(jī)、電視機(jī)等若干設(shè)備上得到應(yīng)用。不過，對IMHz以上的高頻，要采用諧振電路，以使開關(guān)上的電壓或通過開關(guān)的電流呈正弦波，這樣既可減少開關(guān)損耗，同時也可控制浪涌的發(fā)生。要提高開關(guān)頻率，就要減少開關(guān)損耗，而要減少開關(guān)損耗，就需要有高速開關(guān)元器件。采用了低損耗設(shè)計，損耗大幅降低，平均較國內(nèi)同類產(chǎn)品的降低損耗30%以上。最重要的是在處理高比電阻粉塵，提高電除塵效率等方面比常規(guī)電源性能優(yōu)越。國外在近十年已經(jīng)開始高效節(jié)能中高頻電除塵器的研制，上世紀(jì)九十年代末，國外瑞典ALSTOM等公司已經(jīng)將高頻開關(guān)電源(2050KHz)用于電除塵器，取代目前國內(nèi)仍在使用的工頻電源(50Hz)。因此開關(guān)集成電源具有在火花發(fā)生前提供更大電流驅(qū)動能力，可以使供電功率成倍增長，從而提高了除塵效率。開關(guān)集成電源是以高頻開關(guān)為基礎(chǔ)的。隨著電力電子技術(shù)和高頻開關(guān)技術(shù)的發(fā)展，特別是新一代功率電子器件如IGBT和MOSFET等的應(yīng)用，高頻逆變技術(shù)越來越成熟，各種不同類型和特點的電路廣泛應(yīng)用于直流一直流變換、直流一交流逆變等場合，使得電除塵用高頻電源供電方式進(jìn)入商業(yè)化應(yīng)用已成為可能。(3)電源輸入為兩相交流工頻電源，又是工頻相位調(diào)節(jié)，對電網(wǎng)造成很大的電磁干擾，電磁兼容性差。自從石油危機(jī)以來，世界各國都在節(jié)約能源問題方面積極探討，開關(guān)電源符合節(jié)能的原則。(5)電源電路的模塊化、集成化電源技術(shù)發(fā)展的特點是電源電路的模塊化、集成化。(3)新器件、新材料的支撐絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)、功率場效應(yīng)晶體管(MOSFET)、智能IGBT功率模塊(IPM)、MOS柵控晶閘管(MCT)、靜電感應(yīng)晶體管(sIT)、超快恢復(fù)二極管、無感電容器、無感電阻器、新型鐵氧體、非晶和微晶軟磁合金、納米晶軟磁合金等元器件，裝備了現(xiàn)代電源技術(shù)，促進(jìn)產(chǎn)品升級換代。高頻化帶來了最直接的好處是降低原材料消耗、電源裝置小型化、加快系統(tǒng)的動態(tài)反應(yīng)，進(jìn)一步提高電源進(jìn)入更廣闊的領(lǐng)域特別是高新技術(shù)領(lǐng)域，進(jìn)一步擴(kuò)展了它的應(yīng)用范圍。針對開關(guān)電源運(yùn)行噪聲大這一缺點，若單獨(dú)追求高頻化其噪聲也必將隨著增大，而采用部分諧振轉(zhuǎn)換電路技術(shù)，在理論上即可實現(xiàn)高頻化又可降低噪聲，但部分諧振轉(zhuǎn)換技術(shù)的實際應(yīng)用仍存在著技術(shù)問題，故仍需在這一領(lǐng)域開展大量的工作，以使得該項技術(shù)得以實用化。SMT技術(shù)的應(yīng)用使得開關(guān)電源取得了長足的進(jìn)展，在電路板兩面布置元器件，以確保開關(guān)電源的輕、小、薄。1955年美國羅耶()發(fā)明的自激振蕩推挽晶體管單變壓器直流變換器，是實現(xiàn)高頻轉(zhuǎn)換控制電路的開端，1957年美國查賽(JenSen)發(fā)明了自激式推挽雙變壓器，1964年美國科學(xué)家們提出取消工頻變壓器的串聯(lián)開關(guān)電源的設(shè)想，這對電源向體積和重量的下降獲得了一條根本的途徑。高頻化和軟開關(guān)技術(shù)是過去20年國際電力電子界研究的熱點之一。另外開關(guān)電源的發(fā)展與應(yīng)用在節(jié)約能源、節(jié)約資源及保護(hù)環(huán)境方面都具有重要的意義。開關(guān)電源一般由脈沖寬度調(diào)制(PWM)控制集成芯片IC和絕緣柵場效應(yīng)管MOsFET構(gòu)成。由于這種電源內(nèi)阻很小，屬于硬特性電源，不隨負(fù)載加重而跌落。傳統(tǒng)的靜電高壓電源根據(jù)輸出功率大小，常采用工頻變壓器直接升壓整流方式或電容倍壓電路方式來實現(xiàn)。靜電除塵的原理是:在電極間加上高電壓，使氣體放電，產(chǎn)生電子與正離子，氣體中的塵粒獲得電子而帶負(fù)電荷，它在電場的作用下被吸向帶正電荷的大電極而附著在大電極上，然后用振動、刮削或沖洗的方法將其清除。The signal of PWM is offered by controller UC3825. The feedbaek voltage achieved from output is used to control the change of the primary circuit and the control cireuit are insulated by transformer or photocoupler. The Soft_Start and the Over Current Self_protcetion are also designed。該系統(tǒng)以MOSFET作為功率開關(guān)器件，構(gòu)成橋式BACK開關(guān)變換器，采用脈寬調(diào)制PWM技術(shù)，PWM控制信號由集成控制器UC3825產(chǎn)生，從輸出實時采樣電壓反饋信號，以控制輸出電壓的變化，控制電路和主電路之間通過變壓器或光電藕合器進(jìn)行隔離，并設(shè)計了軟啟動和過流保護(hù)電路。通過實驗證明該系統(tǒng)能安全、可靠運(yùn)行，達(dá)到了設(shè)計要求。The experimental results show that the system can work safely and reliably。靜電除塵裝置具有凈化效率高、壓力損失小、耐高溫、處理氣體量大等特點，又能使混合粉塵分離，達(dá)到回收貴重材料的目的，所以獲得了廣泛的應(yīng)用。功率輸出大者則選用前者方式，輸出較小者選用后者來實現(xiàn)。變壓器體積較大，高壓絕緣技術(shù)要求較高，用于工業(yè)現(xiàn)場，高壓需有短路保護(hù)措施，并常需要在輸出高壓端串電抗器件以限制短路電流的變化率，同樣由于頻率較低，電感體積也較大。開關(guān)電源不僅體積小而且損耗低，故幾乎己應(yīng)用在所有的電子設(shè)備中。開關(guān)電源經(jīng)歷了三個重要發(fā)展階段。第三個階段從20世紀(jì)90年代中期開始，集成電力電子系統(tǒng)和集成電力電子模塊(IPEM)技術(shù)開始發(fā)展，它是當(dāng)今國際電力電子界函待解決的新問題之一。到了1969年由于大功率硅晶體管的耐壓提高，二極管反向恢復(fù)時間的縮短等元器件改善，終于做成了25千赫的開關(guān)電源[]。開關(guān)電源的高頻化就必然對傳統(tǒng)的PWM開關(guān)技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新，實現(xiàn)ZVS、ZCS的軟開關(guān)技術(shù)已成為開關(guān)電源的主流技術(shù)，并大幅提高了開關(guān)電源工作效率。(l)高頻化是電源技術(shù)發(fā)展的主流電源技術(shù)的精髓是電能變換，即利用電能變化技術(shù)，將市電或電池等一次電源變換成適用于各種用電對象的二次電源。(2)新理論、新技術(shù)的指導(dǎo)諧振變換、移相諧振、零開關(guān)PWM、零過渡PWM等電路拓?fù)淅碚摗?4)控制的智能化控制電路、驅(qū)動電路、保護(hù)電路采用集成組件。單片電源和模塊電源取代整機(jī)電源，功率集成技術(shù)簡化了電源的結(jié)構(gòu)。它在節(jié)約能源、節(jié)約資源及保護(hù)環(huán)境方面都具有重要的意義[8]。(4)體積龐大的電源控制調(diào)節(jié)機(jī)箱和隔離升壓用的工頻變壓器分居兩處，耗費(fèi)空間，增加基建費(fèi)用。由于開關(guān)集成電源應(yīng)用了比常規(guī)變壓整流器更高的頻率，變壓器體積可以大為減少。該系統(tǒng)的電源由經(jīng)過整流和濾波的供電電壓供給。此外高頻開關(guān)電源的功率因數(shù)高，對配電系統(tǒng)來說是一個很好的負(fù)載。月一麥?zhǔn)访芩构镜拿}沖激能電除塵器也成功用于水泥廠廢氣和立磨廢氣的凈化處理?；诟哳l電除塵器的上述優(yōu)點，如果能將產(chǎn)品國產(chǎn)化，就能極大的降低各種高頻用電源成本。國內(nèi)以高頻變壓器技術(shù)為依托的高頻高壓電除塵器的研究起步較晚，對高效節(jié)能中高頻變壓器研發(fā)還處于比較空白的狀態(tài)，目前通用的中高頻變壓器產(chǎn)品的實際輸出效率一般只能達(dá)到40%60%，國內(nèi)還沒有成功的生產(chǎn)出大功率的高效節(jié)能的中高頻變壓器的生產(chǎn)廠家，中高頻變壓器的研發(fā)也沒有重大技術(shù)突破。然而，開關(guān)速度提高后，會受電路中分布電感和電容或二極管中存儲電荷的影響而產(chǎn)生浪涌或噪聲。這種開關(guān)方式稱為諧振式開關(guān)。由于開關(guān)電源在重量、體積、用銅用鐵及能耗等方面都比線性電源和相控電源有顯著減少，而且對整機(jī)多相指標(biāo)有良好影響，因此它的應(yīng)用得到了推廣。有了五高，開關(guān)電源就有更強(qiáng)的競爭實力，應(yīng)用也更為擴(kuò)大，反過來又遇到更多問題和更實際的要求。下降問題，用什么辦法來解決?毫無疑問，利用開關(guān)電源本身的工作原理來解決開關(guān)電源應(yīng)用中產(chǎn)生的問題是最積極的態(tài)度。這樣的事例，不斷從近年發(fā)表的科研論文中反映出來?，F(xiàn)在可以用軟開關(guān)一PWM技術(shù)、印刷電路、折疊繞組變壓器，可以采用非晶、納米晶合金軟磁材料的鐵芯，小功率開關(guān)電源整機(jī)效率可達(dá)到90%，大功率電源可達(dá)到95%左右?？傊?，電源再不是大、粗、笨的設(shè)備，而是精致、靈巧可設(shè)計成兼有“智慧”的裝置了。諧波電流會引起電網(wǎng)LC諧振，或高次諧波電流流過電網(wǎng)的高壓電容，使之過流、過熱而爆炸。為此，發(fā)電廠和lloKv以上的變電所通常用蓄電池作為直流電源，對上述的電源要求有高度的可靠性和穩(wěn)定性，電源容量和電壓質(zhì)量均應(yīng)在最嚴(yán)重的事故情況下保證用電設(shè)備的可靠工作。所以，22OV直流電源在電力系統(tǒng)的操作電源系統(tǒng)中占有非常重要的地位。線性穩(wěn)壓電源通常包括：調(diào)整管、比較放大器、反饋采樣部分以及基準(zhǔn)電壓部分。所以，電力系統(tǒng)中的操作電源有高頻開關(guān)電源取代相控電源的趨勢。然后，通過用ATLAB對系統(tǒng)的動態(tài)性能進(jìn)行仿真分析，并結(jié)合系統(tǒng)的具體情況，設(shè)計出濾、整流、軟啟動和保護(hù)控制部分。20%功率因數(shù):≥輸入過壓告警:437V177。%紋波系數(shù):≤177。5V效率:≥90%絕緣電阻:≥10M絕緣耐壓:輸出對機(jī)殼≥2KVAC漏電流≤30mA時間lmin無飛弧第二章高頻開關(guān)電源的工作原理高頻開關(guān)電源是將交流輸入(單相或三相)電壓變成所需的直流電壓的裝置。圖212 高頻開關(guān)電源的波形變化下面就圖211中每一部分的作用、原理分別簡述如下:(1)、輸入電網(wǎng)灘波器:消除來自電網(wǎng)的各種干擾，如電動機(jī)起動，電器開關(guān)的合閘與關(guān)斷，雷擊等產(chǎn)生的尖峰干擾。對三相交流電輸入，其典型電路如圖214所示:圖214 輸入整流濾波器電路圖(3)、高頻開關(guān)變換器(DC/AC):它是開關(guān)電源的關(guān)鍵部分。電路原理與輸入濾波器相同。有的還有發(fā)出報警信號的功能。按電力電子技術(shù)的習(xí)慣稱謂，ACDC稱為整流，包括整流及離線式變換， DCAC稱為逆變，ACAC稱為交交變頻(包括變壓)，DCDC稱為直流一直流變換。值得指出，常見到離線式開關(guān)變換器(offlineSwitehingConverter)名稱，是ACDC變換，也常稱開關(guān)整流器，它不單是整流的意義，而且整流后又作了DCDC變換，離線是指變器中有高頻變壓器隔離。的放電電流來提供，此時，高頻變壓器將電能變?yōu)榇拍軆Υ嫫饋?，而在晶體管受控截止時，高頻變壓器原、副邊電壓極性改變。故稱此電路為反激型電路。當(dāng)功率晶體管T截止時，電感L中的儲能流經(jīng)負(fù)載并通過二極管DZ續(xù)流釋放。VT1和VT4由一組開關(guān)信號驅(qū)動，VT1和VT4導(dǎo)通時電流方向?qū)υ吚@組是又上向下。全橋式變換器的優(yōu)點是:主變壓器原邊繞組比推挽式少了一半，變壓器利用率提高。PWM型開關(guān)電源具有控制簡單，穩(wěn)態(tài)直流增益，與負(fù)載無關(guān)等優(yōu)點，缺點是開關(guān)損失隨開關(guān)頻率的提高而增加。開關(guān)電源的控制方式基本上都采用時間比率控制(TRC)方式?；旌险{(diào)制方式，即前二者兼而有之的方式，既控制脈沖寬度，又改變脈沖頻率，用綜合技術(shù)來改變脈沖占空比和脈沖周期來控制輸出電壓的穩(wěn)定。振蕩器:由恒流充電快速放電電路以及電壓比較器組成，振蕩頻率由外接RC元件所決定，頻率f=1/RC。門電路:門電路輸入分別受分頻器和脈寬調(diào)制器的輸入控制。這種線路的優(yōu)點:主變壓器只需要一個原邊繞組，通過正、反向的電壓得到正、反向磁通，副邊繞組采用全橋全波整流輸出。這樣，無需設(shè)置能量恢復(fù)繞組，反激能量便得到恢復(fù)利用。另外，能量恢復(fù)(再生)方式，由于四個二極管，因此，損耗略有增加。圖中每個MOSFET旁均并聯(lián)有組容吸收回路(R、C)作為緩沖器，在MOSFET瞬間斷開時，緩沖器元件R、C將通過提供交流通道減少功率管斷開時的集電極電壓應(yīng)力。驅(qū)動信號SS2是由PWM信號控制器UC3825產(chǎn)生的，(關(guān)于UC3825的情況，我們在后面的章節(jié)將詳細(xì)地介紹。這樣，直流電壓K經(jīng)過變換器變換以后，得到的為一高頻變化的交流電壓，完成了從DC到AC的變換。控制電路和主電路要通過變壓器隔離。當(dāng)柵源電壓大于閥值電壓VGs(th)時，功率MOSFET開始導(dǎo)通?，F(xiàn)在的工藝水平可以達(dá)到1?以下。這個信號的頻率就是最高工作頻率。一般來說，影響開關(guān)速度的主要因數(shù)是器件的輸入電阻Rm、輸入電容Ciss、輸出電阻Ron、輸出電容Cout。ton隨ID增加而增加，toff卻隨ID增加而減小。我們選用的MOSFET, 例如SSHllN90是屬于N溝道增強(qiáng)型，它存著一個閥值電壓VDS(th)，在閥值電壓以下，漏電流值很小，MOSFET屬于截狀態(tài)。:功率MOSFET比功率晶體管有如下的優(yōu)點:開關(guān)速度非常快。高輸入阻抗和低驅(qū)動電流。安全工作區(qū)大。