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高頻斬波穩壓器介紹

2017-3-27 13:48:54??????點擊:

 斬波穩壓器穩壓電源)是目前最適合進口設備和高精端設備、科研院所、國防、 工業設備及大型計算機站等場合,如今大量應用大功率交流穩壓電源。在各種交流穩壓設備中,多采用電壓補償原理來穩定輸出電壓,如:大功率接觸補償型交流穩壓電源,無觸點感應補償型開關補償型交流穩壓電源等。在這些設備中盈发彩票注册,補償電路多在基頻(50Hz)下工作,所以設備體積重量大,轉換效率低盈发彩票注册盈发彩票注册,限制了它們在大功率場合下的應用。

  文獻[1][2]等提出了一些高頻補償式電路,但由于使用的元器件較多,電路結構復雜盈发彩票注册,成本高,難以在實用中得到推廣和實用。

  文獻[3]提出了一種三相高頻PWMAC鏈調節器。由于該電路使用開關器件少,控制簡單,補償電路電感性元件為高頻元件,數目少,是一種極有開發應用價值的變換電路。本文主要介紹該電路的工作原理,主要參數設計和仿真波形及實驗結果。

  2 電路結構及工作原理

  此三相高頻斬波交流調壓主電路如圖1所示。為便于分析,暫不考慮變壓器。



三相高頻斬波交流調壓主電路

圖1 三相高頻斬波交流調壓主電路圖

  開關S1,S2,S3用于交流斬波,開關S4用來在開關S1,S2,S3關斷時為負載續流。S1,S2,S3和S4互補導通。C1,C2,C3為各相旁路電容,用CP表示,R1,R2,R3為各相旁路電阻,用RP表示。L1,L2,L3為濾波電感,R4,R5,R6為負載。

  為了防止S1盈发彩票注册,S2,S3和S4同時導通,在它們互補導通轉換時設置了死區。在死區時段由電容CP為負載電流提供旁路,電阻RP在死區過后供電容CP放電盈发彩票注册。變壓器用于給負載提供合適的電壓并隔離負載和主電路盈发彩票注册。

  此電路正常工作時,有以下幾個工作模式:

  2.1 供能模式

  工作在此模式,開關S1,S2盈发彩票注册,S3導通,S4關斷盈发彩票注册,輸入電壓加在負載上。如圖2所示,假設電流方向如圖所示。


供能模式

圖2 供能模式

2.2 旁路模式

  工作在此模式,開關S1,S2,S3,S4都關斷盈发彩票注册。負載電流通過旁路電容CP和三相整流橋中的二極管以及開關管的并聯二極管保持連續盈发彩票注册。如圖3所示盈发彩票注册。在此期間會有一部分能量存儲在旁路電容CP中盈发彩票注册,此能量在死區結束后通過電阻RP泄放。

旁路模式

圖3 旁路模式

  2.3 續流模式

  工作在此模式,開關S1,S2盈发彩票注册,S3關斷,S4導通,L1,L2盈发彩票注册,L3釋放能量使負載電流通過S4保持連續。如圖4所示。

續流模式

圖4 續流模式

  3 主要參數設計

  供電通路主要工作在雙向Buck狀態,故圖1中a(或b盈发彩票注册、c)點電壓通過傅立葉級數分解可得ua=DV1+公式Va′ncos[(nωs±ωi)t](1)

  式中:ωi為輸入電壓角頻率;ωs為開關角頻率;Va′n為輸出諧波幅值;D為占空比。

  其諧波分布在(nωs±ωi),只要開關頻率足夠高,濾波電感L可以很小,因此,功率電路的設計主要是旁路電容及電阻的設計。

  由前所述盈发彩票注册,旁路電容的作用主要是在“死區”期間,連續負載電流波形盈发彩票注册。其等效電路如圖5(a)所示(以a相電路供電為例)盈发彩票注册。

  由于電容作用時間很短(2μs~3μs),可以將電源電壓與負載電流看作恒定值,其等效模型如圖5(b)所示。

死區等效電路

圖5 死區等效電路

(a)等效電路(b)等效模型



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