【正文】 ET等的應(yīng)用，高頻逆變技術(shù)越來(lái)越成熟，各種不同類型和特點(diǎn)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(chǎng)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。自從石油危機(jī)以來(lái)，世界各國(guó)都在節(jié)約能源問(wèn)題方面積極探討，開(kāi)關(guān)電源符合節(jié)能的原則。(3)新器件、新材料的支撐絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)、功率場(chǎng)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(wú)感電容器、無(wú)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(jí)換代。針對(duì)開(kāi)關(guān)電源運(yùn)行噪聲大這一缺點(diǎn)，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(shí)現(xiàn)高頻化又可降低噪聲，但部分諧振轉(zhuǎn)換技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用仍存在著技術(shù)問(wèn)題，故仍需在這一領(lǐng)域開(kāi)展大量的工作，以使得該項(xiàng)技術(shù)得以實(shí)用化。1955年美國(guó)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(shí)現(xiàn)高頻轉(zhuǎn)換控制電路的開(kāi)端，1957年美國(guó)查賽(JenSen)發(fā)明了自激式推挽雙變壓器，1964年美國(guó)科學(xué)家們提出取消工頻變壓器的串聯(lián)開(kāi)關(guān)電源的設(shè)想，這對(duì)電源向體積和重量的下降獲得了一條根本的途徑。另外開(kāi)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。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。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(chǎng)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(dòng)、刮削或沖洗的方法將其清除。該系統(tǒng)以MOSFET作為功率開(kāi)關(guān)器件，構(gòu)成橋式BACK開(kāi)關(guān)變換器，采用脈寬調(diào)制PWM技術(shù)，PWM控制信號(hào)由集成控制器UC3825產(chǎn)生，從輸出實(shí)時(shí)采樣電壓反饋信號(hào)，以控制輸出電壓的變化，控制電路和主電路之間通過(guò)變壓器或光電藕合器進(jìn)行隔離，并設(shè)計(jì)了軟啟動(dòng)和過(guò)流保護(hù)電路。The experimental results show that the system can work safely and reliably。功率輸出大者則選用前者方式，輸出較小者選用后者來(lái)實(shí)現(xiàn)。開(kāi)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。第三個(gè)階段從20世紀(jì)90年代中期開(kāi)始，集成電力電子系統(tǒng)和集成電力電子模塊(IPEM)技術(shù)開(kāi)始發(fā)展，它是當(dāng)今國(guó)際電力電子界函待解決的新問(wèn)題之一。開(kāi)關(guān)電源的高頻化就必然對(duì)傳統(tǒng)的PWM開(kāi)關(guān)技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)ZVS、ZCS的軟開(kāi)關(guān)技術(shù)已成為開(kāi)關(guān)電源的主流技術(shù)，并大幅提高了開(kāi)關(guān)電源工作效率。(2)新理論、新技術(shù)的指導(dǎo)諧振變換、移相諧振、零開(kāi)關(guān)PWM、零過(guò)渡PWM等電路拓?fù)淅碚?。單片電源和模塊電源取代整機(jī)電源，功率集成技術(shù)簡(jiǎn)化了電源的結(jié)構(gòu)。(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。該系統(tǒng)的電源由經(jīng)過(guò)整流和濾波的供電電壓供給。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。國(guó)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(duì)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(shí)際輸出效率一般只能達(dá)到40%60%，國(guó)內(nèi)還沒(méi)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(méi)有重大技術(shù)突破。這種開(kāi)關(guān)方式稱為諧振式開(kāi)關(guān)。有了五高，開(kāi)關(guān)電源就有更強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力，應(yīng)用也更為擴(kuò)大，反過(guò)來(lái)又遇到更多問(wèn)題和更實(shí)際的要求。這樣的事例，不斷從近年發(fā)表的科研論文中反映出來(lái)。總之，電源再不是大、粗、笨的設(shè)備，而是精致、靈巧可設(shè)計(jì)成兼有“智慧”的裝置了。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(duì)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。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。然后，通過(guò)用ATLAB對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)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(jì)出濾、整流、軟啟動(dòng)和保護(hù)控制部分。%紋波系數(shù):≤177。圖212 高頻開(kāi)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(jiǎn)述如下:(1)、輸入電網(wǎng)灘波器:消除來(lái)自電網(wǎng)的各種干擾，如電動(dòng)機(jī)起動(dòng)，電器開(kāi)關(guān)的合閘與關(guān)斷，雷擊等產(chǎn)生的尖峰干擾。電路原理與輸入濾波器相同。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。的放電電流來(lái)提供，此時(shí)，高頻變壓器將電能變?yōu)榇拍軆?chǔ)存起來(lái)，而在晶體管受控截止時(shí)，高頻變壓器原、副邊電壓極性改變。當(dāng)功率晶體管T截止時(shí)，電感L中的儲(chǔ)能流經(jīng)負(fù)載并通過(guò)二極管DZ續(xù)流釋放。全橋式變換器的優(yōu)點(diǎn)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。開(kāi)關(guān)電源的控制方式基本上都采用時(shí)間比率控制(TRC)方式。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。這種線路的優(yōu)點(diǎn):主變壓器只需要一個(gè)原邊繞組，通過(guò)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。另外，能量恢復(fù)(再生)方式，由于四個(gè)二極管，因此，損耗略有增加。驅(qū)動(dòng)信號(hào)SS2是由PWM信號(hào)控制器UC3825產(chǎn)生的，(關(guān)于UC3825的情況，我們?cè)诤竺娴恼鹿?jié)將詳細(xì)地介紹?？刂齐娐泛椭麟娐芬ㄟ^(guò)變壓器隔離?，F(xiàn)在的工藝水平可以達(dá)到1?以下。一般來(lái)說(shuō)，影響開(kāi)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。我們選用的MOSFET, 例如SSHllN90是屬于N溝道增強(qiáng)型，它存著一個(gè)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)。高輸入阻抗和低驅(qū)動(dòng)電流。二、MOSFET的驅(qū)動(dòng):由上所知，功率MOSFET工作頻率可以達(dá)到很高，但是，當(dāng)功率MOSFET工作在高頻時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)振蕩。我們通過(guò)查閱資料和實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)在電阻R，的兩端加上如圖315中的由二極管D和三極管T組成的電路，對(duì)于縮短MOSFET的截止時(shí)間很有效，從波形圖上看，下降沿沿明顯地陡峭了。(3)能使輸入輸出之間完全隔離。線圈匝數(shù)計(jì)算原邊線圈匝數(shù):式中： VS……..原邊線圈所加直流電壓，在有波動(dòng)時(shí)取最小值（V） ton…….最大導(dǎo)通時(shí)間（us） …….總磁感應(yīng)強(qiáng)度增量（T） Ae………磁芯有效面積（mm2）三、變壓器設(shè)計(jì)的幾個(gè)問(wèn)題 階梯飽和由于兩個(gè)功率管存儲(chǔ)時(shí)間不同或輸出整流二極管正向電壓的不同，會(huì)引起在變壓器原邊繞組所受的正向和反向伏秒值不平衡，這個(gè)不平衡造成某運(yùn)行周期變壓器鐵芯的磁感應(yīng)強(qiáng)度階梯式趨向飽和。當(dāng)導(dǎo)線流過(guò)突變電流時(shí)，產(chǎn)生磁力線，磁力線引起渦流，渦流的方向加大了導(dǎo)線表面的電流，抵消中心線的電流，使得電流只在導(dǎo)線的表面流動(dòng)，中心則無(wú)電流，這種效果時(shí)導(dǎo)線本身的電流產(chǎn)生的。(3)靜電屏蔽的目的是使變壓器初次級(jí)繞組間的電容減到最少，并且對(duì)共模噪聲提供一個(gè)低阻抗的對(duì)地通路。三相交流輸入的是380V、SOHZ的工頻交流電，經(jīng)過(guò)全波整流以后，電壓將有一定的上升，大約510V左右。降低噪聲經(jīng)常采用消除或抑制干擾源并同時(shí)隔斷干擾禍合途徑的方式。CCC3為共模電流提供低阻抗通路。電壓型控制器只有電壓反饋控制，可滿足穩(wěn)定輸出電壓的要求，電流型控制器增加了電流反饋控制，除了穩(wěn)定輸出電壓外，還有以下優(yōu)點(diǎn):當(dāng)流過(guò)開(kāi)關(guān)管的電流達(dá)到給定值時(shí)，開(kāi)關(guān)管自動(dòng)關(guān)斷。根據(jù)所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)的要求，選用的PWM集成控制器為UC3825。帶有雙重抑制脈沖和全封閉邏輯。流入管腳的電流為正值。在實(shí)際應(yīng)用中，,，工作頻率選為200KHZ。因?yàn)椴捎昧松仙胤怄i，在脈沖前沿的一定時(shí)間內(nèi)，脈寬調(diào)制比較器不起作用。上升沿封鎖之后，如果限流(I LIM)腳的電壓超過(guò)1V，輸出脈沖就終止。當(dāng)9uA的內(nèi)部電流源給軟啟動(dòng)腳外接電容充電時(shí)，誤差放大器輸出電壓逐漸升高，直到閉環(huán)調(diào)節(jié)功能開(kāi)始工作，開(kāi)關(guān)電源輸出電壓逐漸升高到額定值。詳細(xì)情況見(jiàn)圖415所示: 圖415軟啟動(dòng)和故障處理波形大電流輸出電路功率MOSFET驅(qū)動(dòng)電路如圖416所示。OUTA和OUTB是輸出的兩個(gè)PWM信號(hào)是相互之間有死區(qū)時(shí)的互補(bǔ)信號(hào)。對(duì)于后一種軟啟動(dòng)電路，在前面的章節(jié)(412)己經(jīng)介紹過(guò)，如圖417圖中所示，只要在UC3825的第8管腳接入一個(gè)電容C，UC3825通過(guò)內(nèi)部集成的電路就可以完成對(duì)軟啟動(dòng)的控制，一般啟動(dòng)時(shí)間為數(shù)百毫秒。下面將詳細(xì)介紹。如果負(fù)載電流增大至第二個(gè)設(shè)定值時(shí)，保護(hù)電路進(jìn)一步動(dòng)作，將電源切斷。二、過(guò)壓保護(hù)為了保護(hù)負(fù)載，開(kāi)關(guān)電源需要設(shè)計(jì)輸出過(guò)電壓保護(hù)電路，過(guò)電壓保護(hù)電路如圖435所示。有如下的特點(diǎn)：●●低備用電流●電流限制●●輸出電壓可調(diào)●100KHZ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(guò)觸發(fā)以后，通過(guò)高頻變壓器隔離變壓后整流輸出。對(duì)若干個(gè)開(kāi)關(guān)變換器模塊并聯(lián)的電源系統(tǒng)，基本要求是:(l)各模塊承受的電流能自動(dòng)平衡，實(shí)現(xiàn)均流。所以一般在電壓調(diào)整率要求高的電源系統(tǒng)中不能應(yīng)用。平均電流法可以精確的實(shí)現(xiàn)均流，但具體應(yīng)用時(shí)，會(huì)出現(xiàn)一些特殊問(wèn)題。但是，由于二極管的正向壓降總是存在的，所以主模塊的均流會(huì)有誤差。能干的人，不在情緒上計(jì)較，只在做事上認(rèn)真；無(wú)能的人！不在做事上認(rèn)真，只在情緒上計(jì)較。UC39O7根據(jù)對(duì)模塊電流的監(jiān)控，由均流母線電壓確定哪個(gè)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(dòng)均流這是一種自動(dòng)設(shè)定主模塊和從模塊的方法，即在個(gè)并聯(lián)的模塊中，輸出電流最大的模塊，將自動(dòng)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(gè)變換器模塊中，人為指定其中一個(gè)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)。(3)當(dāng)輸入電壓或負(fù)載電流變化時(shí)，應(yīng)保持輸出電壓穩(wěn)定，并且均流的瞬態(tài)響應(yīng)好。由圖中知，此電源因?yàn)橛懈哳l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。主電路的輸出電壓VOUT經(jīng)過(guò)R1,R2,R3,R4分壓后加入到精密電壓基準(zhǔn)的基準(zhǔn)(R)端，TL的陰極接到光藕合器的3端，從圖436中可以知道，陰極電流IK突然增大，使得光藕合器工作，UK6變?yōu)榈碗娖?，而UK6連接到UC3825的輸入啟動(dòng)端(SS)，這樣迫使啟動(dòng)電容放電，系統(tǒng)重新軟啟動(dòng)，實(shí)現(xiàn)過(guò)壓保護(hù)的目的，保護(hù)負(fù)載的安全。本系統(tǒng)采用的是第三種過(guò)流保護(hù)方式，設(shè)定了兩個(gè)整定值：，啟動(dòng)限流保護(hù)方式，輸出脈沖終止，啟動(dòng)切斷保護(hù)方式，故障鎖存器置位，系統(tǒng)重新軟啟動(dòng)，這部分的功能全部由UC3825自動(dòng)完成。切斷式保護(hù)的原理框圖如圖432所示：圖432切斷式保護(hù)電路原理框圖電流檢測(cè)電路檢測(cè)電流信號(hào)，經(jīng)電流一電壓轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，再經(jīng)過(guò)比較電路進(jìn)行比較，當(dāng)負(fù)載電流達(dá)到某設(shè)定值時(shí)，信號(hào)電壓大于比較電壓，比較電路產(chǎn)生輸出觸發(fā)故障鎖存器，使控制電路失效，穩(wěn)壓電源輸出被切斷。圖431 輸入電壓軟啟動(dòng)原理圖圖431中，UJ為一觸發(fā)器，Ug為一光藕合器，UK2表示觸發(fā)器的控制端，它將控制觸發(fā)器的開(kāi)關(guān)是打向Jl還是打向J2，在啟動(dòng)時(shí)，UK2為一低電平，控制觸發(fā)器的開(kāi)關(guān)在原始位Jl，啟動(dòng)電壓經(jīng)過(guò)R1限壓穩(wěn)流，光藕合器Ug由于R1兩端的壓降而工作，使UK3為低電平。通過(guò)實(shí)驗(yàn)可知，UC3825的2腳輸入和OUTA、OUTB輸出的PWM脈沖信號(hào)的占空比是滿足線性關(guān)系的，具體數(shù)據(jù)如表所示，定義UC3825的2腳輸入為V2,輸出的PWM信號(hào)占空比為D，~，而PWM的脈沖信號(hào)占空比在0%~40%之間變化。該輸出電流在20ns內(nèi)可使1000pF電容兩端的電壓上升15V。同時(shí)，軟啟動(dòng)腳外接電容以250uA的電流放電。這樣，才不會(huì)因?yàn)榍把胤怄i而延長(zhǎng)保護(hù)時(shí)間，從而可以及時(shí)捕捉過(guò)流故障。同時(shí)，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(guò)濾波。UC3823A、B的兩個(gè)輸出端可同時(shí)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0%100%內(nèi)調(diào)整。它由振蕩器、PWM比較器、限流比較器、過(guò)流比較器、基準(zhǔn)電壓源、故障鎖存器、軟啟動(dòng)電路、欠壓鎖定、PWM鎖存器、輸出驅(qū)動(dòng)器等組成。內(nèi)有逐脈沖限流比較器。一、主要特點(diǎn):適用于電壓型或電流型開(kāi)關(guān)電源電路。多臺(tái)開(kāi)關(guān)電源并聯(lián)工作時(shí)，PWM開(kāi)關(guān)控制器具有內(nèi)在的均流能力。二、工頻濾波開(kāi)關(guān)電源中工頻濾波器接在工頻整流與開(kāi)關(guān)變換器之間，既能將脈動(dòng)電流變?yōu)槠交闹绷?，還能抑制高頻干擾，尤其是開(kāi)關(guān)變換中產(chǎn)生的高頻干擾，圖333為開(kāi)關(guān)電源的工頻濾波器。一電源輸入濾波開(kāi)關(guān)電源的高速開(kāi)關(guān)瞬態(tài)往往會(huì)產(chǎn)生很高的射頻分量，從而污染交流饋電線路，交流電源能傳遞電氣噪聲和電磁輻射，導(dǎo)致開(kāi)關(guān)電源中的瞬變?cè)佥椛浜蛡鬟f到其它負(fù)載。由于電源模塊工作于高頻狀態(tài)，而我們又必須獲得無(wú)諧波的直流電壓，因此，相對(duì)于相控型整流器，開(kāi)關(guān)電源必須有更復(fù)雜的抑制干擾與濾除雜音的電路。(5)減小鐵芯中磁通密度將會(huì)使雜散磁場(chǎng)的幅度大約按磁通密度的平方而減小。四、變壓器電磁干擾的抑制變壓器產(chǎn)生的瞬變干擾可能傳導(dǎo)和輻射到負(fù)載上，而且還返回到電源配電統(tǒng)。如果功率管有獨(dú)立的、快速反應(yīng)的限流裝置，那么觸發(fā)脈沖能在過(guò)電流造成危害之前消失，電源裝置就可避免損壞。二、變壓器的設(shè)計(jì)步驟橋式變壓器的設(shè)計(jì)相對(duì)比較容易，兩個(gè)半周期都用同一個(gè)原邊繞組，磁芯和繞組使用率都比較高。圖316中