多路输出隔离驱动电路及其在短路限流器中的应用

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1、多路输出隔离驱动电路及其在短路限流器中的应用

2、第1内容加载中...摘要：给出了一种新颖的多路输出隔离驱动电路，它利用分布式电流源供电方式，解决了多路隔离输出的困难，减少了变压器绕组匝数，提高了能量传输效率。驱动电路输出波形的上升沿大约为1μs，保证了晶闸管的快速导通，强触发宽度为100μs，保证触发的可靠性。关键词：分布式供电；短路故障限流器；强触发　　1引言电力电子技术的迅猛发展，使得电力电子装置的应用越来越广泛。目前，在电力电子装置中，在需要隔离电源的地方，均设置独立的包括原、副边电路的整套工作电源，电路复杂，效率低，体积大，成本高，可靠性低；有些电力电子装置使用

3、带有电压泵的专用单电源驱动电路，可以省掉复杂的多路隔离辅助电源，但由于这种专用电路的局限性，不能适用于高电压、大功率和其它有特殊需要的场合。文献[1]提出的用于电力电子装置的多路输出隔离电源驱动电路，采用了分布式供电方式，使用一套主电路就可以产生多组彼此隔离的副边电压，和其他形式的电源相比，在输出功率和输出路数相等的情况下，具有体积小，重量轻，效率高，可靠性高等显著优点。而且由于采用具有独立磁路的副边绕组的变压器，副边绕组个数也就是输出隔离电源的路数的增减非常方便，特别是当输出隔离电源的路数较多时，该电源的优势就更为明显。文献[2]提出的三相桥式固态短路故障限流器，适

4、用于电压等级较高的电网,电路如图1所示，为了增加耐压等级，电路中各晶闸管均采用多个串联的形式，增加了隔离输出路数，本文将隔离电源应用于该限流器中，实验结果验证了电路工作的可靠性。500)this.style.ouseg(this)">图1三相桥式固态短路故障限流器2系统结构多路输出隔离电源驱动电路如图2所示，它利用一组公用的交流母线，在主电路需要辅助电源的地方进行高频变压器隔离变换并经整流，滤波，稳压后变成所需要的直流电压。分布式供电方法解决了多路隔离输出的困难，并且在实际电路中它与供电对象之间可以靠得很近，减小了被干扰的机会。隔离变压器的绝缘电压也可以做得比较高，原

5、副边的分布电容比较小。500)this.style.ouseg(this)">图2多路输出驱动电路供电方式3工作原理驱动电路的结构框图如图3所示。虚线框1内为整流及线性稳压电路，虚线框2内为具有强触发的驱动电路。500)this.style.ouseg(this)">图3驱动电路的结构框图3.1高频变压器等效电路高频变压器等效电路如图4所示。其中Lm为变压器原边激磁电感，变压器变比为1：N，is为高频方波电流源，Vo为变压器输出电压，io为变压器输出电流。由于变压器原边绕组只有一匝，所以有Lm=500)this.style.ouseg(this)">（1）当占空比D=

6、0.5时，变压器的工作波形如图5所示。500)this.style.ouseg(this)">图4变压器等效电路500)this.style.ouseg(this)">图5变压器工作波形[t0－t1]阶段，Vo为高电平，iL线性上升，其增量为ΔiL1=500)this.style.ouseg(this)">dt=500)this.style.ouseg(this)">(t1－t0)=500)this.style.ouseg(this)">DT=500)this.style.ouseg(this)">（2）[t1－t2]阶段，Vo为低电平，iL线性下降，其增量为ΔiL2

7、=－ΔiL1=－500)this.style.ouseg(this)">（3）输出电流为io=500)this.style.ouseg(this)">（4）3.2线性稳压及过流保护电路由于供电电源是电流源信号，稳压电路采用了并联型线性稳压方式，电路如图6所示。R1起限流作用，R2，R3，R4和Z1组成稳压电路，Z1采用TL431精密稳压管，R5，V1和S1组成过流保护电路，当输入电流过大时，V1导通，S1栅极为高电平而导通，从而限制了流过Z1的电流，保护了后级电路。500)this.style.ouseg(this)">图6线性稳压及过流保护电路3.3强触发电路强触发

8、电路如图7所示。当输入下降沿到来时，由于电容两端电压不能突变，点2电位变为低电平，输出强触发脉冲，下降沿结束后，电容开始充电，点2电位上升，当V2>Vref时，强触发结束。强触发宽度τ按式（5）计算。τ=－(R1＋R2)C1ln500)this.style.ouseg(this)">（5）式中：V1O为电容开始充电时点1电压；V1C为比较器翻转时点1临界电压。500)this.style.ouseg(this)">图7强触发电路4实验结果采用如图1所示的三相桥式固态短路故障限流器，隔离电源的参数如下：高频变压器工作频率为100kHz，原边1匝，