【正文】 ET等的應用，高頻逆變技術越來越成熟，各種不同類型和特點的電路廣泛應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入商業(yè)化應用已成為可能。自從石油危機以來，世界各國都在節(jié)約能源問題方面積極探討，開關電源符合節(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)、功率場效應晶體管(MOSFET)、智能IGBT功率模塊(IPM)、MOS柵控晶閘管(MCT)、靜電感應晶體管(sIT)、超快恢復二極管、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，裝備了現代電源技術，促進產品升級換代。針對開關電源運行噪聲大這一缺點，若單獨追求高頻化其噪聲也必將隨著增大，而采用部分諧振轉換電路技術，在理論上即可實現高頻化又可降低噪聲，但部分諧振轉換技術的實際應用仍存在著技術問題，故仍需在這一領域開展大量的工作，以使得該項技術得以實用化。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，是實現高頻轉換控制電路的開端，1957年美國查賽(JenSen)發(fā)明了自激式推挽雙變壓器，1964年美國科學家們提出取消工頻變壓器的串聯開關電源的設想，這對電源向體積和重量的下降獲得了一條根本的途徑。另外開關電源的發(fā)展與應用在節(jié)約能源、節(jié)約資源及保護環(huán)境方面都具有重要的意義。由于這種電源內阻很小，屬于硬特性電源，不隨負載加重而跌落。靜電除塵的原理是:在電極間加上高電壓，使氣體放電，產生電子與正離子，氣體中的塵粒獲得電子而帶負電荷，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。該系統(tǒng)以MOSFET作為功率開關器件，構成橋式BACK開關變換器，采用脈寬調制PWM技術，PWM控制信號由集成控制器UC3825產生，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行隔離，并設計了軟啟動和過流保護電路。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實現。開關電源不僅體積小而且損耗低，故幾乎己應用在所有的電子設備中。第三個階段從20世紀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)技術開始發(fā)展，它是當今國際電力電子界函待解決的新問題之一。開關電源的高頻化就必然對傳統(tǒng)的PWM開關技術進行創(chuàng)新，實現ZVS、ZCS的軟開關技術已成為開關電源的主流技術，并大幅提高了開關電源工作效率。(2)新理論、新技術的指導諧振變換、移相諧振、零開關PWM、零過渡PWM等電路拓撲理論。單片電源和模塊電源取代整機電源，功率集成技術簡化了電源的結構。(4)體積龐大的電源控制調節(jié)機箱和隔離升壓用的工頻變壓器分居兩處，耗費空間，增加基建費用。該系統(tǒng)的電源由經過整流和濾波的供電電壓供給。月一麥史密斯公司的脈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。國內以高頻變壓器技術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品的實際輸出效率一般只能達到40%60%，國內還沒有成功的生產出大功率的高效節(jié)能的中高頻變壓器的生產廠家，中高頻變壓器的研發(fā)也沒有重大技術突破。這種開關方式稱為諧振式開關。有了五高，開關電源就有更強的競爭實力，應用也更為擴大，反過來又遇到更多問題和更實際的要求。這樣的事例，不斷從近年發(fā)表的科研論文中反映出來。總之，電源再不是大、粗、笨的設備，而是精致、靈巧可設計成兼有“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，電源容量和電壓質量均應在最嚴重的事故情況下保證用電設備的可靠工作。線性穩(wěn)壓電源通常包括：調整管、比較放大器、反饋采樣部分以及基準電壓部分。然后，通過用ATLAB對系統(tǒng)的動態(tài)性能進行仿真分析，并結合系統(tǒng)的具體情況，設計出濾、整流、軟啟動和保護控制部分。%紋波系數:≤177。圖212 高頻開關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)、輸入電網灘波器:消除來自電網的各種干擾，如電動機起動，電器開關的合閘與關斷，雷擊等產生的尖峰干擾。電路原理與輸入濾波器相同。按電力電子技術的習慣稱謂，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。當功率晶體管T截止時，電感L中的儲能流經負載并通過二極管DZ續(xù)流釋放。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。開關電源的控制方式基本上都采用時間比率控制(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: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。另外，能量恢復(再生)方式，由于四個二極管，因此，損耗略有增加。驅動信號SS2是由PWM信號控制器UC3825產生的，(關于UC3825的情況，我們在后面的章節(jié)將詳細地介紹?？刂齐娐泛椭麟娐芬ㄟ^變壓器隔離?，F在的工藝水平可以達到1?以下。一般來說，影響開關速度的主要因數是器件的輸入電阻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)。高輸入阻抗和低驅動電流。二、MOSFET的驅動:由上所知，功率MOSFET工作頻率可以達到很高，但是，當功率MOSFET工作在高頻時，就會出現振蕩。我們通過查閱資料和實驗，發(fā)現在電阻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，對于縮短MOSFET的截止時間很有效，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。線圈匝數計算原邊線圈匝數:式中： VS……..原邊線圈所加直流電壓，在有波動時取最小值（V） ton…….最大導通時間（us） …….總磁感應強度增量（T） Ae………磁芯有效面積（mm2）三、變壓器設計的幾個問題 階梯飽和由于兩個功率管存儲時間不同或輸出整流二極管正向電壓的不同，會引起在變壓器原邊繞組所受的正向和反向伏秒值不平衡，這個不平衡造成某運行周期變壓器鐵芯的磁感應強度階梯式趨向飽和。當導線流過突變電流時，產生磁力線，磁力線引起渦流，渦流的方向加大了導線表面的電流，抵消中心線的電流，使得電流只在導線的表面流動，中心則無電流，這種效果時導線本身的電流產生的。(3)靜電屏蔽的目的是使變壓器初次級繞組間的電容減到最少，并且對共模噪聲提供一個低阻抗的對地通路。三相交流輸入的是380V、SOHZ的工頻交流電，經過全波整流以后，電壓將有一定的上升，大約510V左右。降低噪聲經常采用消除或抑制干擾源并同時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:當流過開關管的電流達到給定值時，開關管自動關斷。根據所設計的系統(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。在實際應用中，,，工作頻率選為200KHZ。因為采用了上升沿封鎖，在脈沖前沿的一定時間內，脈寬調制比較器不起作用。上升沿封鎖之后，如果限流(I LIM)腳的電壓超過1V，輸出脈沖就終止。當9uA的內部電流源給軟啟動腳外接電容充電時，誤差放大器輸出電壓逐漸升高，直到閉環(huán)調節(jié)功能開始工作，開關電源輸出電壓逐漸升高到額定值。詳細情況見圖415所示: 圖415軟啟動和故障處理波形大電流輸出電路功率MOSFET驅動電路如圖416所示。OUTA和OUTB是輸出的兩個PWM信號是相互之間有死區(qū)時的互補信號。對于后一種軟啟動電路，在前面的章節(jié)(412)己經介紹過，如圖417圖中所示，只要在UC3825的第8管腳接入一個電容C，UC3825通過內部集成的電路就可以完成對軟啟動的控制，一般啟動時間為數百毫秒。下面將詳細介紹。如果負載電流增大至第二個設定值時，保護電路進一步動作，將電源切斷。二、過壓保護為了保護負載，開關電源需要設計輸出過電壓保護電路，過電壓保護電路如圖435所示。有如下的特點：●●低備用電流●電流限制●●輸出電壓可調●100KHZ工作頻率●基準精度2%第二部分的電源是由UC3825的CLK端經過觸發(fā)以后，通過高頻變壓器隔離變壓后整流輸出。對若干個開關變換器模塊并聯的電源系統(tǒng)，基本要求是:(l)各模塊承受的電流能自動平衡，實現均流。所以一般在電壓調整率要求高的電源系統(tǒng)中不能應用。平均電流法可以精確的實現均流，但具體應用時，會出現一些特殊問題。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有誤差。能干的人，不在情緒上計較，只在做事上認真；無能的人！不在做事上認真，只在情緒上計較。UC39O7根據對模塊電流的監(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。最大電流法自動均流這是一種自動設定主模塊和從模塊的方法，即在個并聯的模塊中，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，以校正負載電流分配的不平衡。它是在并聯的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)。(3)當輸入電壓或負載電流變化時，應保持輸出電壓穩(wěn)定，并且均流的瞬態(tài)響應好。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。主電路的輸出電壓VOUT經過R1,R2,R3,R4分壓后加入到精密電壓基準的基準(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)榈碗娖剑鳸K6連接到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，實現過壓保護的目的，保護負載的安全。本系統(tǒng)采用的是第三種過流保護方式，設定了兩個整定值：，啟動限流保護方式，輸出脈沖終止，啟動切斷保護方式，故障鎖存器置位，系統(tǒng)重新軟啟動，這部分的功能全部由UC3825自動完成。切斷式保護的原理框圖如圖432所示：圖432切斷式保護電路原理框圖電流檢測電路檢測電流信號，經電流一電壓轉換電路轉換成電壓信號，再經過比較電路進行比較，當負載電流達到某設定值時，信號電壓大于比較電壓，比較電路產生輸出觸發(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)器的開關是打向Jl還是打向J2，在啟動時，UK2為一低電平，控制觸發(fā)器的開關在原始位Jl，啟動電壓經過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。通過實驗可知，UC3825的2腳輸入和OUTA、OUTB輸出的PWM脈沖信號的占空比是滿足線性關系的，具體數據如表所示，定義UC3825的2腳輸入為V2,輸出的PWM信號占空比為D，~，而PWM的脈沖信號占空比在0%~40%之間變化。該輸出電流在20ns內可使1000pF電容兩端的電壓上升15V。同時，軟啟動腳外接電容以250uA的電流放電。這樣，才不會因為前沿封鎖而延長保護時間，從而可以及時捕捉過流故障。同時，由于采用了輸出脈沖上升沿封鎖，脈寬調制器的斜坡輸入就不需要再經過濾波。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0%100%內調整。它由振蕩器、PWM比較器、限流比較器、過流比較器、基準電壓源、故障鎖存器、軟啟動電路、欠壓鎖定、PWM鎖存器、輸出驅動器等組成。內有逐脈沖限流比較器。一、主要特點:適用于電壓型或電流型開關電源電路。多臺開關電源并聯工作時，PWM開關控制器具有內在的均流能力。二、工頻濾波開關電源中工頻濾波器接在工頻整流與開關變換器之間，既能將脈動電流變?yōu)槠交闹绷?，還能抑制高頻干擾，尤其是開關變換中產生的高頻干擾，圖333為開關電源的工頻濾波器。一電源輸入濾波開關電源的高速開關瞬態(tài)往往會產生很高的射頻分量，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，導致開關電源中的瞬變再輻射和傳遞到其它負載。由于電源模塊工作于高頻狀態(tài)，而我們又必須獲得無諧波的直流電壓，因此，相對于相控型整流器，開關電源必須有更復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使雜散磁場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生的瞬變干擾可能傳導和輻射到負載上，而且還返回到電源配電統(tǒng)。如果功率管有獨立的、快速反應的限流裝置，那么觸發(fā)脈沖能在過電流造成危害之前消失，電源裝置就可避免損壞。二、變壓器的設計步驟橋式變壓器的設計相對比較容易，兩個半周期都用同一個原邊繞組，磁芯和繞組使用率都比較高。圖316中