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最火电流型控制反激DCDC变换器的设计与实现尼龙管皮衣气浮机吊运机高压风机Frc

发布时间:2024-01-08 21:10:28 阅读: 来源:筷子厂家

电流型控制反激DC/DC变换器的设计与实现

摘要:介绍了一种大功率电流型控制反激DC/DC变换器的设计与实现,并提出了一种更简洁的储能式变压器的设计方法,设计并研制成功1kW27V/190V样机,具有过载短路能力强、体积小、重量轻等优点。

关键词:反具体以下:激变换器;大功率;电流控制

1 引言

静止变流器氨水肥一般采用DC27V/DC190V/AC115V400Hz的变换结构,前级将输入加热棒的27V直流电转换为190V直流电,后级逆变环节将190V直流电变换为用电设备所中国忠旺携手客户深度合石油机械作 汽车轻量化领域铝应用不断深入需的115V/400Hz交流电。由于反激变换器具有电路拓扑简洁、输入电压范围宽、输入输出电气隔离、体积重量小等优点,因而将其作为静止变流器的前级电路拓扑,将会使整个静止变流器的体积重量下降,以实现更高的功率密度。

2 电流型控制反激DC/DC变换器

2.1 功率电路

因为输入为低压大电流,故目前的价格提不起国内矿山复产积极性选用单管反激式拓扑结构,如图1所示。针对这一结构主功率开关上必须加缓冲电路,否则开关管关断时漏感能量无处释放,将会引起电压尖峰击穿功率管。常用的缓冲电路有LCD、RCD和有源箝位三种,考虑电路开关频率较高(80kHz),所以LCD缓冲不可取;而采用有源箝位,箝位开关管要取很大电流定额,且变压器初级有很大环流不利于提高效率,故有源箝位也不可用;RCD缓冲具有无源、电路简洁的特点,如果参数调试合理不会对效率造成太大影响,故被实验样机采用。

图1 RCD缓冲单管反激式变换器电路拓扑

2.2 控制方案

反激变换器具有电流源性质,开环不能开路,否则输出电压极高。作为静止变流器的直流环节使用,当后级逆变桥的四个功率管均关断时,对前级的反激变换器输出端就相当于开路,因而必须采用电压闭环控制;同时为提高电源的性能,采用电流型控制技术,这种电流电压双闭环控制使系统具有瞬态响应快、稳定性高、内在限流能力等优点。

2.3 电路组成

研制的1kW样机电路,如图2所示。整个电路的核心为UNITRODE公司的电流型PWM芯片UC3843N,该芯片原用于设计200W以下的小功率开关电源,这里将其变通使用。Q1、Q2构成图腾柱以增大驱动能力,Q3作射极跟随器取出UC3843的锯齿波,CT1取样主开关管的电流信号,R7、R8将电流信号与锯齿波相叠加作斜坡补偿,以消除电流控制型调节器在占空比大于50%时固有的次谐波振荡,R7、R8的比值可以决定斜坡补偿的深度。R13、D6构成基准电压源,Q5为误差放大管,光电耦合器U3将误机米螺丝差电压反馈给UC3843N,构成电压闭环,同时保证电气隔离。

图2 原理样机电路组成

3 关键电路参数设计

3.1 储能式变压器

设电流临界连续时的功率为总输出功率的1/5,则

Bm=B(1)

式中:Bm为最大磁密;

B为偏置点磁密。

则磁密变化量 B为

B=2(Bm-B)(2)

原边匝数N1为

N1= (3)

式中:Uimin为最小输入电压;

tonmax为开关管最大导通时间;

S为磁芯截面积。

电流临界连续时原边电感L1min为

L1min= (4)

式中:Pomin为临界连续功率;

Ts为开关周期;

为变换效率。

储能式变压器磁芯气隙 为

=(5)

式中:I1p为原边最大峰值电流;

0为真空的磁导率。

3.2 功率开关管

开关管的电压应力UDS和电流应力I1p分别为

UDS=Uimax+Uo (6.a)

I1p=I1avg+ I=tonmax (6.b)

式中:I1avg为原边电感电流平均值;

I为原边电流脉动值。

3.3 整流二极管

二极管D5的电压应力UD5和电流应力ID5p分别为

UD5=Ui+Uo(7.a)

ID5p=I2p(7.b)

式中:I2p为副边最大峰值电流。

3.4 RCD箝位电路

箝位电容C6为

C6 (8)

式中:Ureset为箝位电容C6的初始电压;

L1K为变压器原边对副边的漏感。

箝位电阻R3要满足

(UDS-Ui) Uo(9)

式中:toff为开关管的截止时间。

3.5 死负载R10的选取

由于空载时占空比非常小,且会引起间歇振荡,需加上死负载,其值在调试中决定,在系统稳定的前提下,其阻值越大越好。

4 原理样机试验

设计实例:额定输出功率1000W,输入电压27V,输出电压190V,开关频率80kHz,储能式变压器磁芯R2KBDPM74,绕组匝数N1/N2=4/28,磁芯气隙3.2mm,最大占空比为0.6,箝位电阻R3为51 ,箝位电容C6为5.6 F,箝位二极管D2为DSEI,整流管D5为DSEI,死负载R10取为10k ;电流互感器CT1的匝比是1/250,磁芯采用 27超微金磁环。

样机试验波形如图3所示,图3(a)、(b)分别是空载时的开关管的电流波形和漏源电压波形,其中电流波形是从取样电阻R6上测得;图3(c)、(d)分别是满载时的开关管的电流波形和漏源电压波形。该电源从空载到满载时,输出电压波动小于1%Uo,说明电源的负载调整率是相当高的。

CH1 5V CH2 25V M 5 s CH1: ugs CH2: id ( a) 空 载 功 率 开 关 电 流 波 形

CH1 5V CH2 100A M 5 s CH1: ugs CH2: uds ( b) 空 载 功 率 开 关 漏 源 电 压 波 形

CH1 5V CH2 25V M 5 s CH1: ugs CH2: id ( c) 满 载 功 率 开 关 电 流 波 形

CH1 5V CH2 100A M 5 s CH1: ugs CH2: uds ( d) 满 载 功 率 开 关 漏 源 电 压 波 形

图3 原理样机试验波形

5 结语

反激式变换器完全可穿着柔性应变传感器已成为未来发展智能材料的重点研究方向可用于大功率场所,且具有体积小重量轻的优点。研制成功的原理样机具有功率密度高、稳定性高、变换效率较高、内在的过载与短路电流限制等综合性能,在各种功率应用场所有重要的应用价值。

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