【正文】 參考電壓相比較得出誤差信號，反饋控制電路將誤差信號進(jìn)行PI處理后得到一控制電壓。保護(hù)電路是控制電路的一個重要組成部分，為了提高電源的可靠性必須不斷完善保護(hù)電路的功能。開關(guān)電源中分別存在輸入和輸出整流濾波回路。輸出濾波電路的作用是濾除二次側(cè)整流電路輸出的脈動直流中的交流成分，得到平滑的直流輸出。圖31 直流開關(guān)電源的主電路框圖本電源采用ZVZCS PWM 拓?fù)?，原邊加箝位二極管，三相交流輸入整流后，加LC濾波，以提高輸入功率因數(shù)，主功率管選用IGBT，控制電路采用UC3875移相控制專用集成芯片，電流電壓雙閉環(huán)控制。 輸出整流濾波電路采用全橋整流滿足高壓的要求，高頻濾波電感，電解電容(EEE7)，高頻電容(，)濾除高頻諧波分量，共模電感()，Y電容(、)，抑制共模分量，電流采樣電阻～，輸出二極管D14，防止電池電流反灌。簡易公式E= 380(1－20%)= 410V通過直流輸入電路的平均電流，為:===計算單相全波整流電路濾波電容的經(jīng)驗公式為:Cm=400～600由于三相全波整流電路的基波頻率為單向電路的3倍，因此計算三相電路濾波電路的公式為:Cm=133～200所以，Cm= 200= 670uF根據(jù)計算結(jié)果，在實際電路中，我們選用1O00 uF/4OOV 的電解電容4只兩兩串聯(lián)后再并聯(lián)組成濾波電容組。為磁芯截面積:=所以，計算所得高頻變壓器原邊繞組匝數(shù)為:取整數(shù)為65T。(6) 校核窗口面積1206020磁芯窗口面積為:= =2826mm，因此原邊繞組占有的標(biāo)稱面積為:=副邊繞組占有的標(biāo)稱面積為:=占空系統(tǒng)為:= (+)/= (195+140)/2826= 可見窗口面積綽綽有余。 輸出整流二極管因為輸出二極管工作于高頻狀態(tài)(30KHz)，所以應(yīng)選用快恢復(fù)二極管。當(dāng)然也可將控制器的兩路輸出并聯(lián)起來去驅(qū)動單端變換器或串聯(lián)調(diào)整型開關(guān)穩(wěn)壓電源中的功率開關(guān)管，此時開關(guān)穩(wěn)壓電源的工作頻率就等于控制器內(nèi)部鋸齒波振蕩器的頻率。圖42 UC3825內(nèi)部原理結(jié)構(gòu)圖(1) 振蕩器圖43振蕩電路振蕩電路如圖43所示。為了限制最大占空比，在振蕩電容放電期間，內(nèi)部時鐘脈沖對兩路輸出進(jìn)行封鎖。為了更準(zhǔn)確控制前沿封鎖時間，可在外部并聯(lián)一個2k(2%)電阻R。(3) 欠壓鎖定、軟啟動以及故障處理圖45軟啟動和故障處理波形 軟啟動和故障處理波形如圖45所示。但是軟啟動腳外接電容在充足電之前不會放電。 UC3825的調(diào)試UC3825是控制電路的核心，通過前面的介紹，我們知道，這種PWM集成控制器集成了很多的功能，以前需要用分立單元完成的功能，現(xiàn)在都可以通過UC3825來完成，它的般用法如圖57所示。表41 UC3825輸入與輸出占空比的關(guān)系 反饋電路的設(shè)計高頻開關(guān)電源是一個雙閉環(huán)控制系統(tǒng)，內(nèi)環(huán)是電流反饋控制，外環(huán)是電壓反饋控制。輸出光二極管產(chǎn)生的輸出信號與LED發(fā)出的伺服光通量成線性比例。實質(zhì)上，如果在應(yīng)用中，直接將反饋信號接入到輸入端，則效果并不是很好，所以，我們設(shè)計時，在反饋電路中，加入了一個慣性環(huán)節(jié)，以達(dá)到的對輸出的更好控制效果。這兩種軟啟動電路都是非常重要的，前一種可稱為硬控制，后種可稱為軟控制。切斷式保護(hù)的原理框圖如圖410所示。這是上述兩種保護(hù)方式相結(jié)合的產(chǎn)物。圖中表示光耦合器，選用TIL117, 表示一個可編程的精密電壓基準(zhǔn)43IL，主電路的輸出電壓過、分壓后加入到精密電壓基準(zhǔn)的基準(zhǔn)(R)端，的陰極接到光耦合器的3端，從圖413中可以知道，陰極電流突然增大，使得光耦合器工作，變?yōu)榈碗娖剑B接到UC3825的輸入啟動端(SS)，這樣迫使啟動電容放電，系統(tǒng)重新軟啟動，實現(xiàn)過壓保護(hù)的目的，保護(hù)負(fù)載的安全。由圖中知，此電源因為有高頻變壓器的隔離，所以和UC3825是隔離的，與第一部分的電源也不共地。 開關(guān)電源并聯(lián)系統(tǒng)常用的均流方法開關(guān)電源并聯(lián)系統(tǒng)的均流方法很多，常用的有:(1) 輸出阻抗法調(diào)節(jié)開關(guān)變換器的外特性傾斜度(即調(diào)節(jié)輸出阻抗)，以達(dá)到并聯(lián)模塊接近均流的目的。②如果主模塊失效，則整個電源系統(tǒng)不能工作，因此這種方法不適用于冗余并聯(lián)系統(tǒng)。這種方法的原理如圖416所示。第5章 鉛酸蓄電池鉛酸蓄電池由于其制造成本低，容量大，價格低廉而得到了廣泛的使用。原則上把這條曲線稱為最佳充電曲線，從而奠定了快速充電方法的研究方向。此方法充電速度快，但由于電池的可接受電流能力是隨著充電過程的進(jìn)行而逐漸下降的，到充電后期，沸騰現(xiàn)象強(qiáng)烈，既消耗電能，又損壞極板。脈沖式充電法是用脈沖電流對電池充電，然后讓電池停充一段時間，如此循環(huán)，如圖55所示。比較圖56和圖57，可以看出:圖57的充電曲線更加符合最佳充電曲線。由于時間的限制，還有以下一些后續(xù)工作有待完成:(1)高頻變壓器的更進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計，高頻變壓器存在著溫升偏高的問題，開關(guān)噪聲偏大。論文的選題、具體工作和撰寫過程都凝聚著指導(dǎo)老師的心血和汗水。感謝所有幫助過我的老師、朋友、同學(xué)們，正是由于你們的幫助和支持，我才能克服一個一個的困難和疑惑，直至本設(shè)計的順利完成！最后，向各位參加答辯的老師、答辯評委們致以最誠摯的謝意!參考文獻(xiàn)[1](2): 3～10[2]:電子工業(yè)出版社，1998: 295～302[3](修訂版).北京:電子工業(yè)出版社，2004: 6～15[4]:中國電力出版社，2002: 270～279[5]:科學(xué)出版社，2001: 1～10[6]，武漢大學(xué)碩士學(xué)位論文，2002[7]，1999(2):23～24[8]Andre A Jaecklin. Future Device and Modules for Power Electronic Application. EPEConference Brighton England ,[9]，1998年合訂本:1～2[10]，1998年合訂本:3～6[11]汪建，孫開放，:華中理工大學(xué)出版社，1999: 353～355[12]Carlos A. Munoz. No High Power Factor Three Phase ACDC Converter: Analysis, Design, and Experimentation, IEEE Trans on Power Electrics, , , 1999:90～96[13]:人民郵電出版社1999[14]Middlebrook R D. Transformerless DC to DC converter with large conversion Trans on Power ,3(4):484～487[15]:高等教育出版社，2002: 2～5[16]:人民郵電出版社，2002[18]:西安電子科技大學(xué)出版社，1997附錄。通過對高頻開關(guān)電源基本理論的研究，對開關(guān)變換器各種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的分析論證，期望設(shè)計出一種實用于電力系統(tǒng)直流操作電源的高頻開關(guān)電源整流模塊，以替代現(xiàn)在使用的相控整流電源，為電力系統(tǒng)提供一種重量更輕、體積更小、效率更高、安全性更好的一種整流模塊。(3)此外，直流濾波環(huán)節(jié)參數(shù)的選取也很重要，需要反復(fù)試驗才能達(dá)到較好的濾波效果。圖56變電流間歇充電法曲線 變電壓間歇充電法在變電流間歇充電法的基礎(chǔ)上又有人提出了變電壓間歇充電法，如圖57所示。這些方法都是圍繞著最佳充電曲線進(jìn)行設(shè)計的，目的就是使其充電曲線盡可能地逼進(jìn)最佳充電曲線。它是用調(diào)整充電裝置輸出電壓或改變與蓄電池串聯(lián)電阻的方法，來保持充電電流不變的充電方法。對鉛酸蓄電池而言，該理論提供了最好的充電方法:用最大速度而又不出氣的在一定溫度下充入放電容量的90%以上，而后充電速度按蓄電池最大接受力特性曲線下降。UC3907根據(jù)對模塊電流的監(jiān)控，由均流母線電壓確定哪個模塊的輸出電流最大，指定它為主模塊，主模塊狀態(tài)指示器工作，而其余均為從模塊，它們的電流跟隨主模塊的輸出電流，%之內(nèi)。最大電流法自動均流圖416最大電流法自動均流法電路原理圖這是一種自動設(shè)定主模塊和從模塊的方法，即在個并聯(lián)的模塊中，輸出電流最大的模塊，將自動成為主模塊，而其余的模塊則成為從模塊，它們的電壓誤差依次被整定，以校正負(fù)載電流分配的不平衡。它是在并聯(lián)的n個變換器模塊中，人為指定其中一個為“主模塊”(Master Module)，而其余各模塊跟從主模塊分配分配電流，稱為從模塊(Slave Modules)。對若干個開關(guān)變換器模塊并聯(lián)的電源系統(tǒng)，基本要求是:(1)各模塊承受的電流能自動平衡，實現(xiàn)均流；(2)為提高系統(tǒng)的可靠性，盡可能不增加外部均流控制的措施，并使均流與冗余技術(shù)結(jié)合。有如下的特點:..低備用電流.電流限制..輸出電壓可調(diào).1 OOKHZ工作頻率.基準(zhǔn)精度2%第二部分的電源是由UC3825的CLK端經(jīng)過觸發(fā)以后，通過高頻變壓器隔離變壓后整流輸出。圖412中的電容C是噪音濾波電容器，用來濾掉干擾，以防止過流保護(hù)電路的誤動作。③ 限流—切斷式保護(hù)。下面將詳細(xì)介紹。軟啟動電路分為兩部分內(nèi)容，其一是輸入電網(wǎng)分段啟動，在合閘時先接入限流電阻，將合閘浪涌電流限制在設(shè)定范圍內(nèi)，待輸入電容充滿電后(一般充電時間為26秒)，再將該電阻短接。選擇線性光耦合器能很好地完成隔離和比例傳輸?shù)墓δ埽似骷倪x用和外圍參數(shù)的選擇都很成功，實驗效果滿意。反饋光二極管吸收LED光通量的一部分而產(chǎn)生控制信號。我們定義UC3825的2腳輸入為，輸出的PWM信號占空比為D。每個輸出端(OUT)到和PGND之間，都應(yīng)加入一只3A的肖特基二極管(IN5120, USD245或相同性能的器件)，如圖46所示。這時，故障鎖存器復(fù)位，芯片開始軟啟動過程。在任何時間，只要限流(I LIM)，故障封鎖就起作用，從而使輸出端變?yōu)榈碗娖?。同時，由于采用了輸出脈沖上升沿封鎖，脈寬調(diào)制器的斜坡輸入就不需要再經(jīng)過濾波。UC3823A、B的兩個輸出端可同時輸出脈沖，輸出脈沖的頻率與振蕩器頻率相等，脈沖占空比可在O%～100%內(nèi)調(diào)整。它由振蕩器、PWM比較器、限流比較器、過流比較器、基準(zhǔn)電壓源、故障鎖存器、軟啟動電路、欠壓鎖定、PWM鎖存器、輸出驅(qū)動器等組成。基準(zhǔn)電壓和采樣反饋信號通過誤差放大器比較放大后，輸出的差值信號和鋸齒波(或三角波)比較，從而改變輸出脈沖的寬度，以實現(xiàn)穩(wěn)壓。因為輸出電壓比較高(22OV)，所以高頻變壓器的副邊選用橋式整流，以提高安全可靠性。原邊繞組流過的電流為雙向電流，其寬度為，其幅度由折算負(fù)載電流，折算到輸出電感電流增量以及勵磁電流等三部分組成，前兩者也如副邊平均幅值電流那樣取平均折算電流幅值，即=/= 79設(shè)勵磁電流幅值為折算副邊電流幅值的8%，即:= = = 它是鋸齒形電流，我們將其轉(zhuǎn)換成平均值在疊加到副邊電流上。磁芯規(guī)格:Ddh= 1206020 mmD為環(huán)形磁芯的外直徑d為環(huán)形磁芯的內(nèi)直徑h為環(huán)形磁芯的厚度根據(jù)設(shè)計高頻變壓器的總結(jié)公式:= 100在公式中，應(yīng)取最大值。 輸入整流電容輸入電容器Cm決定于輸出保持時間和直流輸入電壓的紋波電壓的大小，而且要在計算流入電容器的紋波電流是否完全達(dá)到電容器的容許值的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計。圖32 電源主電路結(jié)構(gòu) 單相逆變橋單相逆變橋采用IGBT，以滿足高壓、高功率的要求。 主電路組成框圖根據(jù)需要設(shè)計大功率開關(guān)電源的技術(shù)要求，本文進(jìn)行了方案的驗證與比較，設(shè)計如圖31所示的軟開關(guān)直流開關(guān)電源的主電路框圖。橋式整流電路適用于輸出電壓較高的場合，還可以使變壓器結(jié)構(gòu)簡單，降低整流管的電壓定額，所以我們采用橋式整流電路作為輸出整流電路。選取輔助電源電路形式時，只要該電源能滿足控制電路的要求即可。輸出電壓在合閘時容易出現(xiàn)過沖，這種過沖，合閘時可能發(fā)生，在關(guān)閉電源時也可能產(chǎn)生，只要達(dá)到足夠的幅度將會給負(fù)載造成損害，而且，反復(fù)的大電流沖擊對電容器本身也不利，同時還會引起干擾，因此，開關(guān)電源必須具備輸出電源軟啟動的功能。從圖24可以看出，脈沖產(chǎn)生電路是控制電路的核心。所以，80 年代后期，許多專家進(jìn)一步研究開發(fā)能實現(xiàn)恒頻控制的軟開關(guān)技術(shù)，兼有諧振變換器和PWM變換器的特點，形成了ZCS或ZVS PWM變換技術(shù)。(a) 零電流開關(guān)(b) 零電壓開關(guān)圖23諧振電路的基本結(jié)構(gòu)圖圖23(a)為零電流(ZeroCurrentSwitch