可直接并联大功率AC/DC转换器设计.pdf可直接并联大功率AC/DC转换器设计pdf,随着电力电子

文件名称: 可直接并联大功率AC/DC转换器设计.pdf

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详细说明：可直接并联大功率AC/DC转换器设计pdf,随着电力电子技术的发展，电源技术被广泛应用于计算机、工业仪器仪表、军事、航天等领域，涉及到国民经济各行各业。特别是近年来，随着lGBT 的广泛应用，开关电源向更大功率方向发展。研制各种各样的大功率，高性能的开关电源成为趋势。系统的PWM部分呆用电流型控制芯片Uc3846组成波形宀生电路[4]。图3是大功率开关电源的PWM控制的电气原理图。 113 D: DLM L℃86 本z 3 Aoun 14 DOT pM4本 RFOLT T SEN 6 ERA. SIN+ MP。SHIN ‖ LIN C SIN D本太 T n:7 图3國M控物及骤动閎 R1和C2组成UC3846的振荡器,振荡频率为f=22/R1C2。为了防止两路开关管的互通, 要设定两路输出都关断的“死区时间”,它由振荡锯齿波的下降沿决定。从脚8经R2及C1到脚 4(SEN+)作为Uc3846电流控制的斜坡补偿,以有效地防止次谐波振荡。主电路电流信号经电流互感器CT,桥式整流和阻容滤波后作为∪C3846的电流反馈信号。UC3846对电流放大器的输出电压脉冲与最大电流限制值(由脚1电压和电压误差放大器的输出电压确定)逐个地进行比较,当脉冲开关电流超过最大电流限制时,UC3846将封锁输出脉冲,限制了开关电源的最大输出电流。C5为实现软启动的电谷。UC3846的脚1电位低于05V时无脉宽输出,在脚1接电容到地,开机后随着电容的充电,电容电压高于0.5ⅴ时有脉宽输出,并随着电窣电压的升高脉冲逐渐变宽,完成软启动功能。 lGBT是复合功率器件,集双极型晶体管和功率 MOSFET的优点于体,具有电压型控制,开关损耗小,通断速度快,工作频率高,器件容量大等优点,很适合用于大功率电源变换器中,因此,近年来GBT技术得到了迅猛的发展[5]。专门用于GBT的驱动电路很多,如宫土公司的EXB841EXB651系列,三菱公司的M57959L系列。它们都具有开关频率高,驱动功率大,过流过压保护等优点,但必须要有专门的驱动电源,因此,导致设备整体成本提高脉冲变压器也可以作为lGBT的驱动,它有体积小,价格低,不需要额外的驱动电源的优点, 但是直接驱动时,脉冲的前沿与后治不够陡,影响GBT的开关速度。图3所采取的驱动电路具有开关频率高,驱动功率大,结构简单,且具有负压关断的特点。V1-V4,D2一D5构成了脉冲变压器的驱动电路,适用于驱动大功率的|GBT。D1和D6有利于V1-V4的关断。当PWM1 为高,PWM2为低电平时,V1和V4导通;当PWM1和PWM2均为低电平时,变压器中由于漏感储存的能量通过D3和D4进行续流,使A点电位降至一07V,虽然这时PWM1为低电平但Ⅵ1再次导通,则Ⅵ1处于高频道断状态而容易烧毁。PWM2由高电平向低电平转换时V2存在同样情况。加入D6可以使续流时A点电位钳訇在0V,从而有利于Ⅵ1或V2的关断。同理 D1的作用是利于W3或V4的关断 23均流环节设计并联运行是电源技术的发展方向之一。欲使开关电源并联运行,做到各电源模块之间的均流”是关键。常用的均流方法有外特性下垂法、上从电源设置法、外部电路控制法、平均电流法、最大电流沄[冏]。分析各种均流方法可知,下垂法虽然简单易行,但负载效应指标较差,均流精度太低;主从设置法和平均电流型自动均流法都尢法实现冗余技术,因为,一旦主电源出故障, 则整个电源系统都不能正常工作,使电源模块系统的可靠性得不到保证;外控法的控制特性虽好,但需要一个附加的控制器,并在控制器和每个单元电源之间有许多附加连线;而最大电流自动均流法依据其特有的均流精度髙,动态响应好,可以实现冗余技术等性能,越来越受到开发人员的青睐ε∪∂3907是 Unitrode公司根据最大电流法设计的均流控制芯片。图4是采用 UC3907设计的电源并联运行时的均流环节。系统采用霍尔电流传感器来检测主电路输出电流。霍尔传感器的输出经分压与∪C3907的脚2电流检测相连。脚11为电压反馈端,输出端分压得到的电压与UC3907内部的电压放大器所接的基准电压(20V~2.1V)相比较后,输出经驱动放人器作为系统UC3846的电压反馈。脚15接均流母线。Uc3907内部的电流放大器将检测到的电流信号放大20倍与均流母线上的信号比较。若大于均流母线上的信号,则母线上的电压将由该电源决定,即“主控”;若调节器的输出电流小于母线上的电流信号,即“辅控时,调节器使电压放大器的基准电压升高100mV, 强迫系统的反馈电压减小,通过∪C3846的调节使该电源输出电压增加,从而自动平衡电流。在试验过程中岀现主辅控状态来冋切换的情况。分析其原因发现,当在“辅控”状态时,电流调节器使基准电压升高i00m∨的同时会使电流增大,当电流大于母线电流信号时,致使该模块变为 ‘主控。而在下一次调节时又变为“辅控”。这样,就在主辅控状态之间来回变化,造成系统并联不稳定。我们在脚14和脚6之间接一个电阻R3,使基准电压在升高时小于100mV,该模块的输岀电流略微增加,不至于成为“主控ˆ模块。如果电阻选取得适岀,既能保证电源模块并联均流乂小会发生主控、辅搾交替现象 24保护电路设计对于DCDC电源产品都要求在出现异常情况(如过流、过载、过/欠压)时,系统的保护电路工作,使变换器及时停止工作。但各种情况下的保护又不尽相同。一般说来,在过载、过流时,保护电路要动作且不需要自动恢复;而过/欠压则不同,在过/压情况解除后要求系统能够重新工作。图5是系统的侏护电路(主要是控制UC3846来停止半桥变换器工作) 1S13 Uc3846 8RT至AoOU Cr CI BOUT 2 RFOUT ERA+ SEN eRA SENt CMP SHTDN 16 IL IM SYNCAIO 过欠压封 Rs U 4 过流过载封锳图5保护电路设计 Uc3846的脚16( SHTDN)为关断控制脚。当出现过/压(或过流、过载)时,可使∪1(或 U2)导通,D1(或D2)导通,则脚16为高电平使Uc3846关断,封锁输出脉冲。不同的是, 过/欠电路使Uc3846的脚1给三极管V1接地。当发生过/大压时,D1导通使脚16为高电平, 在∪C3846关断的同时,Ⅴ1导通,将U℃3846内部脚16所接的晶闸管短接,使其承受负压关断。这样在过/欠压解除后Uc3846能够重新输出脉冲怏变换器工作。而在过流、过载情况出现时C3846封锁输出脉冲,在封锁解除时脉冲不能恢复 3各部分电路波形研制成功的试验样机,在稳态运行时的各部分波形如图6图7所示 rs trAy a)负载轻时PFC封镤电沁波形 s redly (h)负载亨时P℃工作电演波形图6PFC訓分实绘波形 4结语所制作的工程样机,已经通过性能测试。该系统具有输入过、欠压,输出过流保护等功能, 输出电压的电源调整率不大于1%,负载调整率不大于1%,输出电压纹波小于50mV,功率因数大于0.9,并联运行时均流精度控制在5%以内,满足设计要求

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