【正文】 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(gè)一個(gè)的困難和疑惑，直至本設(shè)計(jì)的順利完成！最后，向各位參加答辯的老師、答辯評(píng)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. 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總結(jié)與展望近年來，隨著電力電子技術(shù)飛速的發(fā)展，一些直流用電設(shè)備對(duì)直流電源系統(tǒng)的要求越來越高，不但輸出電流大，而且對(duì)電壓紋波、穩(wěn)壓精度、過載能力、效率等指標(biāo)要求也很高，因此，研究大容量、高性能直流電源系統(tǒng)是很有必要的。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。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。充電后期采用定電壓充電段，獲得過充電量，將電池恢復(fù)至完全充電態(tài)。其特點(diǎn)是將恒流充電段改為限壓變電流間歇充電段。脈沖式充電法是用脈沖電流對(duì)電池充電，然后讓電池停充一段時(shí)間，如此循環(huán)，如圖55所示。這些方法都是圍繞著最佳充電曲線進(jìn)行設(shè)計(jì)的，目的就是使其充電曲線盡可能地逼進(jìn)最佳充電曲線。圖54 恒流恒壓充電方式曲線 快速充電技術(shù)為了能夠最大限度地加快蓄電池的化學(xué)反應(yīng)速度，縮短蓄電池達(dá)到滿充狀態(tài)的時(shí)間，同時(shí)，保證蓄電池正負(fù)極板的極化現(xiàn)象盡量地少或輕，提高蓄電池使用效率，因此，快速充電技術(shù)近年來得到了迅速發(fā)展。圖53 恒流充電方式曲線 恒流恒壓充電方式采用恒流和恒壓相結(jié)合的快速充電方法，如圖54所示充電初期用較大電流充電，隨著蓄電池電壓升高()，充電電流減少一半。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。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。此時(shí)要求開關(guān)電源充電機(jī)有良好的穩(wěn)壓特性。 恒壓充電方式其充電曲線如圖52所示。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。對(duì)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。圖51最佳充電曲線即:在保持微量出氣的情況下，鉛酸蓄電池能夠接受的最大充電電流是一條指數(shù)規(guī)律衰減曲線—鉛酸蓄電池最大受力特性曲線。影響鉛酸蓄電池壽命的因素很多，而采用正確的充電方式，能有效延長蓄電池的使用壽命。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(jià)格低廉而得到了廣泛的使用。UC3907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)。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。由于二極管的單向性，只有對(duì)電流最大的模塊，二極管才導(dǎo)通，a點(diǎn)方能通過它與均流母線相連。這種方法的原理如圖416所示。最大電流法自動(dòng)均流圖416最大電流法自動(dòng)均流法電路原理圖這是一種自動(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。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)一些特殊問題。(3) 按平均電流值自動(dòng)均流法應(yīng)用這一方法，要求并聯(lián)各模塊的電流放大器輸出端通過一個(gè)電阻R接到一條公用母線上，稱為均流母線(Share Bus)。②如果主模塊失效，則整個(gè)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)。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)。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。這種方法是最簡單的實(shí)現(xiàn)均流的方法，本質(zhì)上屬于開環(huán)控制，在小電流時(shí)電流分配特性差。 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。對(duì)若干個(gè)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(dòng)平衡，實(shí)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。但是并聯(lián)的開關(guān)變換器模塊間需要采用均流(Current sharing)措施，它是實(shí)現(xiàn)大功率電源系統(tǒng)的關(guān)鍵。圖415輔助電源電路圖(反饋部分) 均流電路設(shè)計(jì) 概述大功率電源系統(tǒng)需要采用若干臺(tái)開關(guān)電源并聯(lián)，以滿足負(fù)載功率的要求，并聯(lián)系統(tǒng)中，每個(gè)變換器只處理較小的功率，降低了應(yīng)力，還可以應(yīng)用冗余技術(shù)，提高了系統(tǒng)的可靠性。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。有如下的特點(diǎn):..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。具體電路如圖414所示。因?yàn)榉答伃h(huán)節(jié)和控制部分是通過線性光禍合器隔離的，所以工作電源也是兩個(gè)不共地的電源。圖中表示光耦合器，選用TIL117, 表示一個(gè)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?，而連接到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)過壓保護(hù)的目的，保護(hù)負(fù)載的安全。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(dòng)作。圖412過流保護(hù)電流采樣電路圖412中，表示待檢測的電流，指的是高頻變壓器的原邊輸入電流，是用來檢測電流的類似于電流互感器的電流變壓器，因?yàn)槭歉哳l變化的交流，所以變壓器的副邊要經(jīng)過整流，接到UC3825的第九個(gè)端口，通過UC3825來控制過流后的系列動(dòng)作。外部電路只需完成電流檢測和I/V轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換的電壓信號(hào)輸入到UC3825的第9腳。這是上述兩種保護(hù)方式相結(jié)合的產(chǎn)物。③ 限流—切斷式保護(hù)。電流信號(hào)電流檢測和I/V轉(zhuǎn)換電壓比較電路去V/W電路取代誤差放大器圖411限流式保護(hù)電路原理框圖限流式保護(hù)電路和切斷式保護(hù)電路的差別在于電壓比較電路的輸出不是使整個(gè)控制電路失效，而是取代誤差放大器控制V/W電路輸出的脈沖寬度。② 限流式保護(hù)。切斷式保護(hù)的原理框圖如圖410所示。下面將詳細(xì)介紹。輸出軟啟動(dòng)和輸入軟啟動(dòng)應(yīng)結(jié)合起來考慮，理想的配合是輸入電容充電完畢，限流電阻被短接后，輸出電壓才由零逐漸增大到額定值，以避免限流電阻上承受極大的損耗。對(duì)于前一種軟啟動(dòng)電路的設(shè)計(jì)，如圖49所示。這兩種軟啟動(dòng)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。軟啟動(dòng)電路分為兩部分內(nèi)容，其一是輸入電網(wǎng)分段啟動(dòng)，在合閘時(shí)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(shí)間為26秒)，再將該電阻短接。 ，由()的比例部分知靜態(tài)時(shí)，==12，所以的范圍為: ，這樣反饋比例系數(shù)就可以確定了。圖48中，表示整定電壓，表示反饋電壓，由主電路輸出直接通過比例系數(shù)K反饋到慣性環(huán)節(jié)中，和C組成的比例積分電路構(gòu)成了PI調(diào)節(jié)器，以減少系統(tǒng)的超調(diào)，降低系統(tǒng)的調(diào)節(jié)靈敏度。實(shí)質(zhì)上，如果在應(yīng)用中，直接將反饋信號(hào)接入到輸入端，則效果并不是很好，所以，我們?cè)O(shè)計(jì)時(shí)，在反饋電路中，加入了一個(gè)慣性環(huán)節(jié)，以達(dá)到的對(duì)輸出的更好控制效果。選擇線性光耦合器能很好地完成隔離和比例傳輸?shù)墓δ?，此器件的選用和外圍參數(shù)的選擇都很成功，實(shí)驗(yàn)效果滿意。%。光電流的值滿足: =/，此電流與LED的電流成正比，比例系數(shù)為反饋傳輸增量，即=，運(yùn)算放大器向LED提供足夠的電流以保持運(yùn)放的正向和反向輸入端等電壓。輸出光二極管產(chǎn)生的輸出信號(hào)與LED發(fā)出的伺服光通量成線性比例。反饋光二極管吸收LED光通量的一部分而產(chǎn)生控制信號(hào)。在圖48中，指的是一個(gè)精密線性光禍，因?yàn)榉答侂妷菏侵苯訌闹麟娐返妮敵龆瞬蓸樱捎谥麟娐泛涂刂齐娐肥切枰綦x的，所以光耦隔離是必不可少的，但是，一般光禍的輸出是不能反應(yīng)輸入的大小的，我們選用線性光耦合器，即可以實(shí)現(xiàn)電氣隔離，又可以實(shí)現(xiàn)比例傳輸，為了實(shí)現(xiàn)精確地控制，我們選用了一種精密線性光禍合器。反饋電壓從主電路輸出端直接實(shí)時(shí)采樣，與整定電壓比較后輸入到比例積分放大器，其輸出值經(jīng)過隔離后輸入到UC3825的第2個(gè)管腳，以控制PWM信號(hào)的占空比從而控制主電路輸出電壓的變化。表41 UC3825輸入與輸出占空比的關(guān)系 反饋電路的設(shè)計(jì)高頻開關(guān)電源是一個(gè)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。我們定義UC3825的2腳輸入為，輸出的PWM信號(hào)占空比為D。通過實(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。OutA和OutB輸出的兩個(gè)PWM信號(hào)是相互之間有死區(qū)時(shí)間的互補(bǔ)信號(hào)。 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。每個(gè)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。該輸出電流在20ns內(nèi)可使1000pF電容兩端的電壓上升15V。(4) 大電流輸出電路圖46功率MOSFET的驅(qū)動(dòng)電路功率MOSFET