高功率因数大功率开关电镀电源研究

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1、第44卷第5期电力电子技术Vo1．44，No．52010年5月PowerElectronicsMay，2010高功率因数的大功率开关电镀电源研究韩立圣，惠晶(江南大学，江苏无锡214122)摘要：介绍一种大功率开关电镀电源的设计方案。为解决电镀电源中出现的电流严重畸变问题，采用三相PWM高功率因数整流方案，采用TMS320LF2812实现逆变器的FB—ZVSPWM控制方式，功率输出采用变压器功率合成及倍频整流模式，降低了开关损耗，有效提高了开关频率和输出效率。采用Maflab对其进行了仿真，仿真分析和实验结果验证了设计方案的可行性，证明了设计的电源具有谐波污染小，功

2、率因数高，转换效率高等优点。关键词：电镀电源；功率因数校正；全桥脉宽调制中图分类号：TM714．3文献标识码：A文章编号：1000—100X(2010)05—0089—03StudyonSwitchingPowerwithHigh-powerFactorUsedinPlaingPowerSupplyHANLi—sheng，HUIJing(J／angnanUniversity，W214122，China)Abstract：Ahigh·powerswitchingplatingpowersupplydesignisintroduced．Inordertosolvethe

3、seriousproblemsofthecurrentdistortionfromplatingpowersupply，akindofrectificationprogramforhighpowerfactorofthree—phasePWMisadopted，theTMS320LF2812isusedtOachieveFB-ZVSPWMdevicecontrol，efectivelyraislytheswitchingfrequency，re—ducingtheswitchinglossesofpowerdevices．Poweroutputusespowertr

4、ansformersynthesisandfrequencydoublingrecti·ficationmode1．CarriedOilthesimulationandtheanalysiswi山theMadabsoftware．experimentalresultsprovethatthede—signhasthesmallharmonicpollution，highpowerfactorandhighconversioneficiency．Keywords：platingpowersupply；powerfactorcorrection；fullbridge—p

5、ulsewidthmodulation1引言图1示出电源主电路，包括：工频三相交流电输传统电镀电解直流电源采用晶闸管相控整流模入、整流桥、滤波电感电容、高频全桥逆变器、高频变式，导致电网侧谐波大、功率因数低。现代电镀电解压器、输出整流环节、输出LC滤波器等。其中，C为开关电源采用二极管整流．IGBT逆变桥．高频变压器小电容，用于滤除尖峰脉冲带来的毛刺；C2为大容耦合-1氐压整流的拓扑结构，具有体积小、效率高、直量电容：VTi(i=I～4)构成全桥逆变器；Cz为防止变压流电压纹波小的优点，但直流母线采用大电容滤波．器发生磁偏的隔直电容。同样会导致网侧电流畸变、功率因数

6、降低[1-2]。鉴于电镀电源要求输出直流低电压和大电流．设计的电源采用电压空间矢量控制三相PWM整流器，从而实现了功率因数校正。采用IGBT全桥逆变，高频变压器耦合输出，最后通过倍频整流和LC滤波，使直流输出电压的质量和装置能量密度显著提高。图1电源主电路拓扑文中介绍的电镀用开关电源。其满载输出功率尽管目前广泛采用软开关技术实现大功率开关为60kW，输出电压为12V，输出电流为5kA，且连电镀电源的设计方案比以前晶闸管相控整流方式效续可调。通过采用三相PWM整流技术控制相电流果更佳，但仍存在损耗大、功率因数低以及谐波等问实现正弦波。理论分析、仿真及实验表明，该电路实

7、题，故三相功率因数校正成为研究热点[31。为此，在设现了输入电流的高功率因数整流和低电流畸变，有计中增加了功率因数校正环节。从而有效地提高了效抑制电镀电源的网侧电流谐波。同时采用全桥零电源的功率因数和效率。电压软开关控制方式，有效减少了功率损耗。3三相PWM高功率因数整流环节2主电路拓扑结构三相PWM高频整流电路的主要原理是通过对鉴于大功率的输出，高频逆变部分采用以IGBTPWM整流电路的适当控制，使输入电流非常接近于为功率开关器件的全桥拓扑结构。正弦波，且和输入电压同相位，功率因数近似为l，因此．该整流电路可称为高功率因数整流器。图2示定稿日期：20o9一l1