電流型控制反激DC/DC變換器的設(shè)計與實現(xiàn) 摘要:介紹了一種大功率電流型控制反激DC/DC變換器的設(shè)計與實現(xiàn),并提出了一種更簡潔的儲能式變壓器的設(shè)計方法,設(shè)計并研制成功1kW27V/190V樣機,具有過載短路能力強、體積小、重量輕等優(yōu)點。 關(guān)鍵詞:反激變換器;大功率;電流控制
1??? 引言 ??? 靜止變流器一般采用DC27V/DC190V/AC115V400Hz的變換結(jié)構(gòu),前級將輸入的27V直流電轉(zhuǎn)換為190V直流電,后級逆變環(huán)節(jié)將190V直流電變換為用電設(shè)備所需的115V/400Hz交流電。由于反激變換器具有電路拓撲簡潔、輸入電壓范圍寬、輸入輸出電氣隔離、體積重量小等優(yōu)點,因而將其作為靜止變流器的前級電路拓撲,將會使整個靜止變流器的體積重量下降,以實現(xiàn)更高的功率密度。 2??? 電流型控制反激DC/DC變換器 2.1??? 功率電路 ??? 因為輸入為低壓大電流,故選用單管反激式拓撲結(jié)構(gòu),如圖1所示。針對這一結(jié)構(gòu)主功率開關(guān)上必須加緩沖電路,否則開關(guān)管關(guān)斷時漏感能量無處釋放,將會引起電壓尖峰擊穿功率管。常用的緩沖電路有LCD、RCD和有源箝位三種,考慮電路開關(guān)頻率較高(80kHz),所以LCD緩沖不可??;而采用有源箝位,箝位開關(guān)管要取很大電流定額,且變壓器初級有很大環(huán)流不利于提高效率,故有源箝位也不可用;RCD緩沖具有無源、電路簡潔的特點,如果參數(shù)調(diào)試合理不會對效率造成太大影響,故被實驗樣機采用。
圖1??? RCD緩沖單管反激式變換器電路拓撲 2.2??? 控制方案 ??? 反激變換器具有電流源性質(zhì),開環(huán)不能開路,否則輸出電壓極高。作為靜止變流器的直流環(huán)節(jié)使用,當(dāng)后級逆變橋的四個功率管均關(guān)斷時,對前級的反激變換器輸出端就相當(dāng)于開路,因而必須采用電壓閉環(huán)控制;同時為提高電源的性能,采用電流型控制技術(shù),這種電流電壓雙閉環(huán)控制使系統(tǒng)具有瞬態(tài)響應(yīng)快、穩(wěn)定性高、內(nèi)在限流能力等優(yōu)點。 2.3??? 電路組成 ??? 研制的1kW樣機電路,如圖2所示。整個電路的核心為UNITRODE公司的電流型PWM芯片UC3843N,該芯片原用于設(shè)計200W以下的小功率開關(guān)電源,這里將其變通使用。Q1、Q2構(gòu)成圖騰柱以增大驅(qū)動能力,Q3作射極跟隨器取出UC3843的鋸齒波,CT1取樣主開關(guān)管的電流信號,R7、R8將電流信號與鋸齒波相疊加作斜坡補償,以消除電流控制型調(diào)節(jié)器在占空比大于50%時固有的次諧波振蕩,R7、R8的比值可以決定斜坡補償?shù)纳疃取?I>R13、D6構(gòu)成基準(zhǔn)電壓源,Q5為誤差放大管,光電耦合器U3將誤差電壓反饋給UC3843N,構(gòu)成電壓閉環(huán),同時保證電氣隔離。
圖2??? 原理樣機電路組成 3??? 關(guān)鍵電路參數(shù)設(shè)計 3.1??? 儲能式變壓器 ??? 設(shè)電流臨界連續(xù)時的功率為總輸出功率的1/5,則 ??? Bm=B(1) 式中:Bm為最大磁密; ????? B為偏置點磁密。 ??? 則磁密變化量ΔB為 ????????? ΔB=2(Bm-B)(2) ??? 原邊匝數(shù)N1為 ??????? N1=??? (3) 式中:Uimin為最小輸入電壓; ????? tonmax為開關(guān)管最大導(dǎo)通時間; ????? S為磁芯截面積。 ??? 電流臨界連續(xù)時原邊電感L1min為 ??? L1min=η(4) 式中:Pomin為臨界連續(xù)功率; ????? Ts為開關(guān)周期; ???????????? η為變換效率。 ??? 儲能式變壓器磁芯氣隙δ為 ??????? δ=(5) 式中:I1p為原邊最大峰值電流; ???????????? μ0為真空的磁導(dǎo)率。 3.2??? 功率開關(guān)管 ??? 開關(guān)管的電壓應(yīng)力UDS和電流應(yīng)力I1p分別為 ??????? UDS=Uimax+Uo??? (6.a) ??????? I1p=I1avg+ΔI=tonmax??? (6.b) 式中:I1avg為原邊電感電流平均值; ??????????? ΔI為原邊電流脈動值。 3.3??? 整流二極管 ??? 二極管D5的電壓應(yīng)力UD5和電流應(yīng)力ID5p分別為 ??? UD5=Ui+Uo(7.a) ??? ID5p=I2p(7.b) 式中:I2p為副邊最大峰值電流。 3.4??? RCD箝位電路 ??? 箝位電容C6為 ??? C6≥?(8) 式中:Ureset為箝位電容C6的初始電壓; ????? L1K為變壓器原邊對副邊的漏感。 ??? 箝位電阻R3要滿足 ??? (UDS-Ui)≥Uo(9) 式中:toff為開關(guān)管的截止時間。 3.5??? 死負載R10的選取 ??? 由于空載時占空比非常小,且會引起間歇振蕩,需加上死負載,其值在調(diào)試中決定,在系統(tǒng)穩(wěn)定的前提下,其阻值越大越好。 4??? 原理樣機試驗 ??? 設(shè)計實例:額定輸出功率1000W,輸入電壓27V,輸出電壓190V,開關(guān)頻率80kHz,儲能式變壓器磁芯R2KBDPM74,繞組匝數(shù)N1/N2=4/28,磁芯氣隙3.2mm,最大占空比為0.6,箝位電阻R3為51Ω,箝位電容C6為5.6μF,箝位二極管D2為DSEI60-06,整流管D5為DSEI30-10,死負載R10取為10kΩ;電流互感器CT1的匝比是1/250,磁芯采用Φ27超微金磁環(huán)。 ??? 樣機試驗波形如圖3所示,圖3(a)、(b)分別是空載時的開關(guān)管的電流波形和漏源電壓波形,其中電流波形是從取樣電阻R6上測得;圖3(c)、(d)分別是滿載時的開關(guān)管的電流波形和漏源電壓波形。該電源從空載到滿載時,輸出電壓波動小于1%Uo,說明電源的負載調(diào)整率是相當(dāng)高的。
CH1 5V CH2 25V M 5μ s CH1: ugs CH2: id ( a) 空 載 功 率 開 關(guān) 電 流 波 形
CH1 5V CH2 100A M 5μ s CH1: ugs CH2: uds ( b) 空 載 功 率 開 關(guān) 漏 源 電 壓 波 形
CH1 5V CH2 25V M 5μ s CH1: ugs CH2: id ( c) 滿 載 功 率 開 關(guān) 電 流 波 形
CH1 5V CH2 100A M 5μ s CH1: ugs CH2: uds ( d) 滿 載 功 率 開 關(guān) 漏 源 電 壓 波 形 圖3??? 原理樣機試驗波形 5??? 結(jié)語 ??? 反激式變換器完全可用于大功率場所,且具有體積小重量輕的優(yōu)點。研制成功的原理樣機具有功率密度高、穩(wěn)定性高、變換效率較高、內(nèi)在的過載與短路電流限制等綜合性能,在各種功率應(yīng)用場所有重要的應(yīng)用價值。 |
電流型控制反激DC/DC變換器的設(shè)計與實現(xiàn)
- 變換器(108177)
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2009-02-08 11:07:131922
電子負載用軟開關(guān)DC/DC變換器的實現(xiàn)
【摘 要】 討論了軟開關(guān)技術(shù)在電子負載DC/DC變換器中的應(yīng)用,并介紹了利用數(shù)字信號處理器實現(xiàn)的移相控制方法,研制了以TMS320F240為控制核心的6kW DC/DC變換器樣機。
2009-05-10 20:06:30619
三電平DC/DC變換器的拓撲結(jié)構(gòu)及其滑模控制方法
三電平DC/DC變換器的拓撲結(jié)構(gòu)及其滑模控制方法
摘要:首先闡述了三電平DC/DC變換器拓撲的推導(dǎo)過程,給出了6種非
2009-07-07 10:53:228580
基于UC3846的大功率DC/DC變換器的研究
基于UC3846的大功率DC/DC變換器的研究
摘要:介紹并比較了電壓控制型和電流控制型DC/DC變換器的基本原理,設(shè)計出了基于電流控制型PW
2009-07-11 10:22:595606
基于單周期控制的軟開關(guān)AC/DC變換器
基于單周期控制的軟開關(guān)AC/DC變換器
摘要:提出了一種軟開關(guān)單周期控制AC/DC變換器,以Boost電路工作在電流斷續(xù)狀
2009-07-14 17:50:50782
單周控制DC/DC變換器的交流小信號模型與設(shè)計
單周控制DC/DC變換器的交流小信號模型與設(shè)計
摘要:以單周控制理論為基礎(chǔ),介紹了基本拓撲DC/DC變換器——B
2009-07-16 08:43:01786
#硬聲創(chuàng)作季 閉環(huán)降壓變換器是如何工作的DC-DC變換器--動畫演示
變換器DC變換器DC-DCDC-降壓行業(yè)資訊
Mr_haohao發(fā)布于 2022-10-19 17:39:39
升壓式DC/DC變換器
升壓式DC/DC變換器
升壓式DC/DC 變換器主要用于輸出電流較小的場合,只要采用1 - 2 節(jié)電池便可獲得3 - 12V 工作電壓,工作電流可達幾十毫安至幾百毫安,其轉(zhuǎn)換效率可達70% -
2009-09-19 15:45:072199
電流模式控制倍流整流器ZVS PWM全橋DC-DC變換器的研
電流模式控制倍流整流器ZVS PWM全橋DC-DC變換器的研究
1、引言 傳統(tǒng)的PWM DC/DC 移相全橋零電壓軟開關(guān)(ZVS)變換器利用變壓器的漏感或/和原邊串聯(lián)電感和開關(guān)管
2009-11-10 10:17:341902
零電流關(guān)斷(ZCS)PWM DC/DC變換器電路圖
零電流關(guān)斷(ZCS)PWM DC/DC變換器電路圖
拓撲結(jié)構(gòu):Buck DC/DC ZCS
2010-03-03 15:40:456559
移相全橋DC/DC變換器雙閉環(huán)控制系統(tǒng)設(shè)計
移相全橋DC/DC變換器雙閉環(huán)控制系統(tǒng)設(shè)計隨著我國電源行業(yè)的發(fā)展,在中大功率應(yīng)用場合,采用PWM控制技術(shù)的移相全橋DC/DC變換器越來越受到人們的關(guān)注,隨著PWM控制技術(shù)
2010-04-08 15:53:314399
控壓型DC-DC變換器電流環(huán)路補償設(shè)計
控壓型DC-DC變換器電流環(huán)路補償設(shè)計
O 引言固定頻率峰值電流模式PWM(Pulse WidthModulation) DC-DC變換器同傳統(tǒng)的電壓模式控制相比,具有瞬態(tài)響應(yīng)好,輸出精度高,帶載能
2010-04-13 10:20:57752
采于DSP的雙向DC/DC變換器控制系統(tǒng)的設(shè)計
摘要:介紹一種采用DSP芯片TMS320LF2812實現(xiàn)雙向DC/DC變換器控制系統(tǒng)的設(shè)計,給出了控制系統(tǒng)的整體設(shè)計結(jié)構(gòu)框圖,硬件設(shè)計及軟件設(shè)計流程。 關(guān)鍵詞:雙向DC/DC;變換器;DSP
2011-03-01 23:39:50163
平均電流模式DC-DC變換器均流控制方法
針對DC/DC變換器在并聯(lián)時很容易出現(xiàn)輸出電流不均的現(xiàn)象,介紹了一種利用均流線實現(xiàn)平均電流模式控制DC/DC的均流控制方法。小信號模型分析表明,采用這種控制方式時每一個模塊
2011-10-17 16:48:5273
1kW 27VDC/190VDC電流型控制器反激DC、DC變換器
本文介紹了一種大功率電流型控制反激 DC/DC 變換器的設(shè)計與實現(xiàn),并提出了一種更簡潔的儲能式變壓器的設(shè)計方法,設(shè)計并研制成功 1kW27VDC/190VDC 原理樣機,具有過載與短路能力強、體積小、重量輕等優(yōu)點。
2016-05-10 13:45:284
PWM加相移控制的雙向DC/DC變換器
本文提出了一種 PW M 加相移控制的雙向 DC/DC 變換器。 該變換器結(jié)合了 PWM 和相移這兩種控制技術(shù)優(yōu)點,不但可以減小變換器的電流應(yīng)力和通態(tài)損耗,而且可以拓寬 ZVS 的范圍。 本文詳細地介紹和分析了變換器的工作原理,給出ZVS 的條件,最后給出了實驗結(jié)果。
2016-05-10 14:24:399
PWM加相移控制雙向DC DC變換器的綜合
本文探討了 PW M 加相移控制的雙向DG DC 變換器的綜合方法。 采用 PW M 加相移控制的復(fù)合控制的雙向DC-DC變換器,不但能夠減小開關(guān)器件的電流應(yīng)力和通態(tài)損耗,而且可以拓寬 ZVS 的范圍。 本文詳細介紹了這類變換器的工作原理和產(chǎn)生的方法。
2016-05-10 14:24:396
電流饋入雙向DC-DC變換器綜合
雙向DC/DC變換器廣泛應(yīng)用于電動汽車等領(lǐng)域。本文利用對偶原理從電壓型變換單元得到一系列電流型變換單元,與電壓型變換單元組合成電壓電流饋雙向DC/DC 變換器。以buck/boost電壓型變換單元
2016-05-11 14:54:564
雙向DC-DC變換器的優(yōu)化控制方法
需求,綜合考慮傳統(tǒng)雙閉環(huán)PI控制和模型預(yù)測控制的各自優(yōu)勢,將二者有機結(jié)合,構(gòu)建了一套折中優(yōu)化的控制方法,即在第一級雙向DC-DC變換器中采用傳統(tǒng)雙閉環(huán)PI控制,而在第二級雙向DC-DC變換器中設(shè)計并實現(xiàn)改進的模型預(yù)測控制策略。將提出的優(yōu)化控制
2018-01-05 16:09:2912
電流型雙脈沖跨周期調(diào)制Buck變換器研究
一種斷續(xù)導(dǎo)電模式Buck變換器的電流型雙脈沖跨周期調(diào)制DPSM技術(shù)。與電壓型DPSM技術(shù)比較,電流型DPSM技術(shù)采用雙環(huán)控制技術(shù),克服電壓型DPSM開關(guān)DC-DC變換器無法檢測電感電流的問題,有效防止啟動過程中電感電流過沖現(xiàn)象發(fā)生。
2018-01-08 19:50:154381
直流微電網(wǎng)的DC/DC變換器控制系統(tǒng)
時變非線性系統(tǒng),其控制器的設(shè)計難度大。DC/DC變換器常采用PID控制,在獲得對象精確數(shù)學(xué)模型時可確保其穩(wěn)定性。但變換器在不同的開關(guān)狀態(tài)下,數(shù)學(xué)模型相差較大,這極大地影響了常規(guī)PID的控制性能。隨著產(chǎn)品對DC/DC變換器動態(tài)性能要求的提高,將常規(guī)PI控制與
2018-02-01 16:51:273
零電壓零電流開關(guān)PWM DC/DC全橋變換器的分析
提出了一種零電壓零電流開關(guān)PWM DC/DC全橋變換器,該變換器實現(xiàn)了超前橋臂的零電壓開關(guān)和滯后橋臂的零電流開關(guān)。本文中分析了它的工作原理和參數(shù)設(shè)計,并給出了實驗結(jié)果。
2018-05-30 08:46:0820
基于UC3825B控制器實現(xiàn)電流型PWM DC/DC變換器的設(shè)計
開關(guān)變換器通常采用電壓型和電流型兩種控制方式。電壓型控制器只有電壓反饋控制,電流型控制器增加了電流反饋控制,電流型控制比電壓型控制的 PWM 具有許多優(yōu)點,它能自動對稱校正、可實現(xiàn)逐周限流、輸出并聯(lián)工作方便、更快的負載動態(tài)響應(yīng)及簡單的回路補償?shù)忍匦浴?/div>
2020-07-24 11:06:325395
推挽正激零電流轉(zhuǎn)換DC-DC變換器的研究與實現(xiàn)
推挽正激零電流轉(zhuǎn)換DC-DC變換器的研究與實現(xiàn)(電源技術(shù)研討會)-? 推挽正激零電流轉(zhuǎn)換DC-DC變換器的研究與實現(xiàn)? ? ? ? ?
2021-08-04 19:23:4926
推挽正激DC-DC變換器的分析與實現(xiàn)
推挽正激DC-DC變換器的分析與實現(xiàn)(理士國際電源技術(shù)有限公司)-推挽正激DC-DC變換器的分析與實 現(xiàn)? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?
2021-08-31 10:17:0039
具有移相控制的ZVS全橋DC-DC斬波變換器
具有移相控制的ZVS全橋DC-DC斬波變換器(通信電源技術(shù)雜志簡介)-具有移相控制的ZVS全橋DC-DC斬波變換器 ? ? ? ? ??
2021-08-31 18:56:3838
雙向全橋DC_DC變換器新型控制策略研究
雙向全橋DC_DC變換器新型控制策略研究(高頻開關(guān)電源技術(shù))-雙向全橋DC_DC變換器新型控制策略研究? ? ? ? ? ? ? ? ??
2021-08-31 19:00:0650
半橋式DC-DC變換器設(shè)計
半橋式DC-DC變換器設(shè)計(通信電源技術(shù)規(guī)范書)-半橋式DC-DC變換器設(shè)計,有需要的可以參考!
2021-09-15 18:08:51141
升壓型DC—DC變換器電流環(huán)路補償設(shè)計
升壓型DC—DC變換器電流環(huán)路補償設(shè)計(深圳市核達中遠通電源技術(shù)股份有限公司大嗎)-升壓型DC—DC變換器電流環(huán)路補償設(shè)計? ? ? ? ? ? ? ?
2021-09-18 11:07:0326
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