專家給你深入解析電鍍用移相全橋軟開關電路
發布時間:2014-10-20 責任編輯:mikeliu
【導讀】電dian鍍du的de電dian源yuan與yu普pu通tong電dian源yuan的de不bu同tong之zhi處chu在zai於yu電dian鍍du電dian源yuan需xu要yao電dian流liu輸shu出chu,而er且qie對dui輸shu出chu電dian壓ya要yao求qiu較jiao低di。電dian鍍du電dian源yuan功gong率lv較jiao大da,因yin此ci多duo數shu采cai用yong晶jing閘zha管guan相xiang控kong整zheng流liu方fang式shi。本ben文wen中zhong深shen入ru解jie析xi了le電dian鍍du用yong開關電源,電流從0-5000A,輸出電壓從0-12V連續可調,60KW的滿載輸出功率。
零電壓軟開關
高頻全橋逆變器的控製方式為移相FB2ZVS控製方式,控製芯片采用Unitrode 公司生產的UC3875N。超前橋臂在全負載範圍內實現了零電壓軟開關,滯後橋臂在75 %以上負載範圍內實現了零電壓軟開關。圖2 為滯後橋臂IGBT 的驅動電壓和集射極電壓波形,可以看出實現了零電壓開通。
開關頻率選擇20kHz ,這樣設計一方麵可以減小IGBT的關斷損耗,另一方麵又可以兼顧高頻化,使功率變壓器及輸出濾波環節的體積減小。

圖1:IGBT驅動電壓和集射極電壓波形圖
主電路拓撲結構
考慮到對大電流輸出的需要,在主電路的高頻逆變部分,本設計選用了IGBT作為功率開關器件的全橋拓撲結構。整個主電路如圖1 所示,包括:工頻三相交流電輸入、二極管整流橋、EMI 濾波器、濾波電感電容、高頻全橋逆變器、高頻變壓器、輸出整流環節、輸出LC 濾波器等。
為了防止偏磁,電路中包含了隔直電容Cb,用它來對變壓器的伏秒值進行平衡。考慮到效率的問題,諧振電感LS zhiliyonglebianyaqibenshendelougan。yinweiruguogaidiangantaida,jianghuidaozhiguogaodeguanduandianyajianfeng,zheduikaiguanguanjiweibuli,tongshiyehuizengdaguanduansunhao。lingyifangmian,haihuizaochengyanzhongdezhankongbidiushi,yinqikaiguanqijiandedianliufengzhizenggao,shidexitongdexingnengjiangdi。

圖2:主電路原理圖
對(dui)輸(shu)出(chu)電(dian)流(liu)進(jin)行(xing)限(xian)製(zhi),是(shi)為(wei)了(le)對(dui)電(dian)源(yuan)當(dang)中(zhong)的(de)開(kai)關(guan)元(yuan)件(jian)進(jin)行(xing)保(bao)護(hu),以(yi)免(mian)出(chu)現(xian)超(chao)出(chu)過(guo)載(zai)承(cheng)受(shou)能(neng)力(li)的(de)情(qing)況(kuang)。因(yin)此(ci),控(kong)製(zhi)電(dian)路(lu)采(cai)用(yong)電(dian)壓(ya)電(dian)流(liu)雙(shuang)環(huan)結(jie)構(gou)(內環為電流環,外環為電壓環) ,調節器均為PID。圖3 為(wei)控(kong)製(zhi)電(dian)路(lu)的(de)原(yuan)理(li)框(kuang)圖(tu)。加(jia)入(ru)電(dian)流(liu)內(nei)環(huan)後(hou),不(bu)僅(jin)可(ke)以(yi)對(dui)輸(shu)出(chu)電(dian)流(liu)加(jia)以(yi)限(xian)製(zhi),並(bing)且(qie)可(ke)以(yi)提(ti)高(gao)輸(shu)出(chu)的(de)動(dong)態(tai)響(xiang)應(ying),有(you)利(li)於(yu)減(jian)小(xiao)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)的(de)紋(wen)波(bo)。

圖3:控製電路的原理框圖
[page]在本設計當中,大量運用了穩壓和穩流的控製電路,圖4為穩壓穩流自動轉換電路。其工作原理是:穩流工作時,電壓環飽和,電壓環輸出大於電流給定,從而電壓環不起作用,隻有電流環工作;zaiwenyagongzuoshi,dianyahuantuibaohe,dianliugeidingdayudianyahuandeshuchu,dianliugeidingyunsuanfangdaqibaohe,dianliugeidingbuqizuoyong,dianyahuanjidianliuhuantongshigongzuo,cishidekongzhiqiweishuanghuanjiegou。zhezhongkongzhifangshishideshuchudianya、輸出電流均限製在給定範圍內,具體的工作方式由給定電壓、給定電流及負載三者決定。

圖4:穩壓穩流自動轉換電路
以縮小體積增長效率為目的,本設計采用了軟開關的技術,電源實際容量為60kw高頻全橋逆變器的控製方式為移相FB2ZVS 控製方式,它利用變壓器的漏感及管子的寄生電容諧振來實現ZVS。控製芯片采用Unitrode 公司生產的UC3875N。通過移相控製,超前橋臂在全負載範圍內實現了零電壓軟開關,滯後橋臂在75 %以上的負載範圍內實現了零電壓軟開關。
在zai本ben次ci設she計ji中zhong,電dian鍍du電dian源yuan采cai用yong移yi相xiang全quan橋qiao的de軟ruan開kai關guan電dian源yuan技ji術shu。從cong主zhu電dian路lu拓tuo撲pu到dao控kong製zhi電dian路lu的de設she計ji,有you效xiao的de減jian少shao了le開kai關guan的de損sun耗hao以yi及ji噪zao聲sheng問wen題ti,而er且qie功gong率lv器qi件jian在zai零ling電dian壓ya狀zhuang態tai實shi現xian了le軟ruan開kai關guan。
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