【正文】 . 6 5205 1 0A D JGA D JU VR IA?? ? ? ?? （ 49） 咸寧學院學士學位論文 18 實際上選擇 510GR ??。 咸寧學院學士學位論文 16 可以用以下的傳遞函數(shù)，對 本 網(wǎng)絡進行分析： APWR： 電壓環(huán)的傳遞函數(shù)。調(diào)整放大器輸出的誤差信號去驅(qū)動 NPN 三極管，一個電阻連接在三極管的發(fā)射極和地，誤差信號定義為ADJI ，它流經(jīng) ADJ 管腳與正的輸出端之間的電阻 ADJR 。 UC3902 由電流檢測放大器、均流驅(qū)動和均流檢測放大器、跨導式誤差放大器、緩沖級調(diào)整放大器和輔助工作電路組成 [20]。這時 maxbIUU? ，而各模塊的 IU 與 bU （即 maxIU ）比較，通過調(diào)整放大器調(diào)整基準電壓，自動實現(xiàn)均流。圖 34 給出 n 個 DC/DC 變換器模塊并聯(lián)的主從控制原理示意圖。rU 和反饋電壓 fU ， 39。其機理是調(diào)節(jié)變換器的外特性斜率（輸出電阻），在各模塊間合理分配電流。 高頻開關電源并聯(lián)特性 與線性電源相同，開關電源也具有如圖 31 所示的外特性（輸出特性） ()OOU f I? 。 FTV 1 LC+_U oU iRV 2N 1N 2N 2S 2S 1S 4 S 3AB 圖 24 全橋型變換器電路 S 1 、 S 3S 2 、 S 4U A BU FT SD T S 圖 25 全橋型變換器工作波形 當濾波電感 L 的電流連續(xù)時， 輸出電壓和輸入電壓的關系是： 212o oniUtNU N T?? （ 22） 全橋 DC/DC 變換器 的優(yōu)點有 兩個 ：一是 DC/DC 變換器只需一個原邊繞組，通過正、反向電壓得到正、反向磁通，副邊繞組采用全橋 式 全波整流輸出。 咸寧學院學士學位論文 4 隔離型 DC/DC 變換器 DC/DC 變換器 在大多數(shù)情況下需要隔離 輸入 端 與輸出 端， 一般 采用變壓器進行隔離， 這類開關電源 稱為隔離型變換器。其特點是：系統(tǒng)容量小 、設備簡陋，僅滿足于小容量發(fā)、變電工程要求，規(guī)劃、設計、運行和管理尚未形成完整、系統(tǒng)的規(guī)范體系、直流系統(tǒng)事故及其導致的電力系統(tǒng)事故時有發(fā)生 [10]。 然而 開關電源的控制電路 很 復雜、輸出 的 紋波電壓 很 高， 因此 開關電源的應用也會 受到一定的限制 [3]。對于高頻開關電源模塊的冗余備份的關鍵就是模塊之間電流平均分配。隨著變電站直流負載的增加，要求組建一個大容量的直流電源系統(tǒng)。 本文 重點研究 多個高頻開關電源模塊的并聯(lián)運行 的 一個關鍵問題 ，就是負載電流的 平 均分 配 問題。 電力控制電源的發(fā)展 發(fā)電廠、變電站中，為控制、信號、保護、自動裝置及某些執(zhí)行機構如斷路器、UPS 電源提供電源的系統(tǒng)通常稱為控制電源。 開關型穩(wěn)壓電源 的 輸入 端 的瞬態(tài)變化 很多都 表現(xiàn)在輸出端。所以變壓器一次側 所 加的電壓 UAB 是 脈沖寬度 和 其時間差 相等的方 波電壓。 3 高頻開關電源并聯(lián)特性及均流一般原理 7 3 高頻開關電源并聯(lián)特性及均流一般原理 電力系統(tǒng)中的直流系統(tǒng)普遍采用高頻開關電源模塊，而對于高頻開關電源模塊的冗余備份 的關鍵 是模塊之間 的 電流 需 平均分配。均流技術就是對系統(tǒng)中各并聯(lián)電源的輸出電流加以控制，實現(xiàn)盡可能均分系統(tǒng)輸出總電流，確保多臺電源可靠運行的一種措施。模塊的輸出電流隨著輸出電壓變化，從而實現(xiàn)模塊間負載電流的均分。 主從設置均流法 這一方法適用于有電流型控制的并聯(lián)開關電源系統(tǒng)中，開關電源模塊中有電壓控3 高頻開關電源并聯(lián)特性及均流一般原理 11 制和電流控制，形成雙閉環(huán)系統(tǒng)。由于二極管的單向性，只有對電流最大的模塊，二極管才導通， a 點方能通過它與均流母線相連。 最大電流自動均流法的特點 是， 電流最大的模塊被自動確定為主模塊 ， 主模塊 調(diào)節(jié) 均流母線電壓 和 它的輸出電流成 正比 。為確保誤差放大器正確的工 作狀態(tài)，有 50mV 的偏置串聯(lián)在它的反向輸入端。 ADJR 管腳上可能的最高電壓 maxADJU 和連接在 ADJR 管腳與地之間的電阻 GR 決定 實際 的 maxADJI 的 值 ， 因此 ： maxmaxADJGADJUR I? （ 42） ADJR 為調(diào)整電阻， 是電源檢測線正端的阻抗，它的值 與 maxOU? 和 maxADJI 有關，因為 檢測電阻 SENSER 降低 了 輸出電壓的調(diào)整范圍， 所以 ： m a x m a xm a xO O S E N S EA D JA D JU I RR I? ? ?? （ 43） 所有并聯(lián) 模塊 的均流環(huán) 都是負反饋控制環(huán)，為了可靠地工作，負反饋控制環(huán)必須穩(wěn)定 。根據(jù)芯片手冊和實際調(diào)試的經(jīng)驗，取 5 10V? 為宜，所以可選 USENSEmax=6 V。OI （ 2OI 和 239。傳統(tǒng)的直流電源多數(shù)采用可控硅整流型。但是希望能在以后的時間里對電力高頻開關電源并聯(lián)均流方面作繼續(xù)研究努力。 感謝 20xx 級電氣工 程及其自動化的各位同學，與他們的交流使我受益頗多。 早期的高頻開關電源由于生產(chǎn)廠家采用的均流方式不完善，導致 500kV 襄陽變電咸寧學院學士學位論文 22 站、鳳凰山變電站的直流 48V 通信用的高頻開關電源模塊由于不均流過載的模塊損壞，其負載加至其他運行模塊，減少正常模塊的運行壽命，導致不安全隱患時有發(fā)生；相反，直流 110V 高頻開關電源生產(chǎn)廠家的設計的均流方式全部采用的 最大電流自動均流法，未出現(xiàn)不均流現(xiàn)象，保證了 110V 直流系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。 5 結論和展望 21 5 結論和展望 最大電流自動均流法在電力高頻開關電源中的應用 目前，我國正大力實施變電站的無人值班管理，因此，對設備的選擇將會朝著小型化、無油化、少維護或免維護及自動化程度高的方向發(fā)展。 RL 是負載電阻值，m a x12 0 .4 825OLOU VR IA? ? ? ? （ 413） 334 . 5 1 0 8 5 6 1 0 4 0 1 02 2 4 5 1 0 0 . 4 8A D J S E N S EMC C S A P W RC G LRRGC A A Ff R R??????? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? 614 9 10 14 9FF??? ? ? （ 414） 611 2652 2 4 1 4 9 1 0C CCR fC?? ?? ? ? ? ?? ? ? （ 415） CC 一般選 擇 幾百皮法至幾千皮法，實際 選 擇 50μF。 UC3902 的工作電壓范圍是 20V? ，模塊電源的輸出電壓正好在這個范圍之內(nèi)，故 設計中 UC3902 的工作電壓可直接由模塊電源提供。 各電源模塊間為精確均流，首先要 檢測每個模塊的輸出電流。因此均流檢測放大器的輸出電壓與主模塊的輸出電流相對應，也就是和均流母線上的電壓相對應。 2．平均電流法可以精確地實現(xiàn)均流， 但 均流母線短路，或接在母線上的任一 模塊不能工作時，母 線電壓下降， 促使各模塊電壓下調(diào)，甚至到達其下限，結果造成故障。 主從控制法均流的精度很高，但存在的最大缺點是一旦主控電源出現(xiàn)故障，整個系統(tǒng)將完全失控。當 R 上有電壓出現(xiàn)，說明模塊問電流分配不均勻， bIUU? ，這時基準電壓將按下式修正： 39。當某模塊電流增加得多， sU 上升， eU 下降，使該模塊的輸出電壓隨著下降，即外特性向下傾斜（輸出阻抗增大），接近其它模塊的外特性，使其它模塊電流增大，實現(xiàn)近似均流， 這個方法是最簡單的實現(xiàn)均流的方法，本質(zhì)上屬于開環(huán)控制，在小電流時電流分配特性差，重載時分配特性要好一些，但仍是不平衡的。由圖 31(a)可知，開關電源的負載電壓 OU 與負載電流 OI 的關系 為 ： maxO O OU U RI?? （ 32） 如圖 31(b)所示，兩臺容量相同、參數(shù)相同的開關變換器并聯(lián)，負載電壓 分別表示如下 ： 1 m ax 1 1O O OU U R I?? （ 33） 2 m ax 2 2O O OU U R I?? （ 34） 式中 1R 、 2R 分別為模塊 1 及模塊 2 的輸出電阻（包括電纜電阻）。 咸寧學院學士學位論文 6 PWM 控制器的工作原理如圖 26 所示。N 1 39。電力控制電源正向高頻化、模塊化、數(shù)字化、綠色化等的實現(xiàn)，將標志著這些技術的成熟，實現(xiàn)高效率用電和高品質(zhì)用電的有機結合 [10]。它可以極大地提高開關速度，原理上開關損耗為 0，噪聲也很小，這是提高開關電源工作頻率的一種方式。由于直流電源 是 獨立于交流動力電源 的 ，不受交流電源系統(tǒng)事故影響，有安全可靠、運行維護方便等特點， 能夠獲得 廣泛的應用。摘 要 I 電子與信息工程學院 本 科 畢 業(yè) 論 文 論文題目 高頻開關電源并聯(lián)均流的技術研究 西安交通大學碩士學位論文 畢業(yè)設計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權說明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設計（論文），是我個人在指導教師的指導下進行的研究工作及取得的成果。 電力控制必須 要有 安全可靠的控制電源。對于兆赫以上開關頻率的電源可利咸寧學院學士學位論文 2 用諧振電路，這種工作方式稱為諧振開關方式。電力工程直流技術已跨入一個嶄新的現(xiàn)代電源技術時代。 FTV 1 LC+_U oU iRV 2N 1N 2 39。輸入 和 輸出間需要進行電氣隔離時，可采用變壓器進行隔離和升降壓。因此上式也表示 開關電源的輸出電壓調(diào)整率。這個綜合信號電壓與基準電壓 rU 比較后，其誤差經(jīng)過放大得到 eU ，則隨著該臺電源輸出電流的變動， eU 將作相應變動，通過 eU 調(diào)節(jié)該臺電源內(nèi)部脈寬調(diào)制器及驅(qū)動器，用以自動調(diào)節(jié)模塊的輸出電壓。當 bIUU? 時，電阻 R 上的電壓為零， 0cU? ，表明這時己實現(xiàn)了均流。 各個從模塊的電壓誤差放大器接成跟隨器的形式，主模塊的電壓誤差 eU 輸入各跟隨器，于是跟隨器輸出均為 eU ，它即是從模塊的電流基準，因此各個從模塊的電流都按同一 eU 值調(diào)制，與主模塊電流基本一致，從而實現(xiàn)了 均流。 (3)電壓環(huán)的帶寬大，容易受外界干擾。 咸寧學院學士學位論文 14 均流檢測放大器檢測均流母線上的電壓 Ub，并把輸出信號作為誤差放大器的正向輸入端，跟均流驅(qū)動放大器一樣，增益也為 1。 在 計算 這些元器件的值之前， 必須 確定 模塊變換器中的 3 個參數(shù)： （ 1） nomOU 即額定輸出電壓； （ 2） maxOI 即最大輸出電流； （ 3） maxOU? 最大輸出電壓調(diào)節(jié)范圍。 多電源模塊并聯(lián)實驗參數(shù)的確定 將兩個輸出直流電壓 12 V，額定輸出電流 25 A，輸出功率 300 W 的模塊電源并聯(lián)，UC3902 均流控制器外圍電路的設計如圖 43 所示。 模塊的電壓環(huán)的交越頻率 10f C =40Hz， 則 均流環(huán)的交越頻率 f C 選定為 4Hz， 在 f C頻率下電壓環(huán)的增益 可以 在模塊電源和 RSENSE 之 間接一個測量信號測得： APWR=10dB。 UC3902 芯片對低電壓，大電流的電源模塊的均流效果尤為明顯。 在湖北境內(nèi)的已投運的 500kV 交流變電站有 19 座，除了最早的平武工程投運的鳳凰山變電站、雙河變電站的瑞典 ASEA 公司生產(chǎn)的相控型整流器未完全退出直流系統(tǒng)外，其余十七個變電站的直流電源全部為高頻開關電源。沒有劉芳梅老師的辛勤栽培、孜孜教誨，就沒有我論文的順利完成。 致 謝 23 致 謝 畢業(yè)論文暫告收尾，這也意味著我在咸寧學院的四年學習生涯既將結束。近些年來，許多直流電源廠家推出智能化的高頻開關電源，這種電源系統(tǒng)具有許多優(yōu)點：安全、可靠、 自動化程度高、具有更小的體積和重量、綜合效率高以及噪音低等，適應電網(wǎng)發(fā)展集中控制變電站的發(fā)展需要。OI ） ，檢驗其均流效果。則有： 4 UC3902 均流芯片的應用 17 m a xm a x6