高频开关电源的应用与发展

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1、高频开关电源的应用与发展

2、第1...1高频电源系统方框图　　高频开关整流器一般是先将交流电直接经二极管整流、滤波成直流电，再经过500)this.style.ouseg(this)">图12采用高频化有较高技术经济指标　　理论分析和实践经验表明，电器产品的体积重量与其供电频率的平方根成反比。所以当我们把频率从工频50Hz提高到20kHz时，用电设备的体积重量大体上降至工频设计的（5～10）％。这正是开关电源实现变频带来明显效益的基本原因。逆变或整流焊机、通讯电源用浮充电源的开关式整流器，都是基于这一原理。　　那么，以同样的原理对传统的电镀、电解、电加工、浮充、电力合闸等各种直流

3、电源加以类似的改造，使之更新换代为“开关变换类电源”，其主要材料可以节约90％或更高，还可节电30％或更多。由于功率电子器件工作频率上限的逐步提高，促使许多原来采用电子管的传统高频设备固态化，既可带来显著节能、节材的经济效益，更可体现技术含量的价值。3设计模块化——自由组合扩容互为备用提高安全系数　　模块化有两方面的含义，其一是指功率器件的模块化，其二是指电源单元的模块化。实际上，由于频率的不断提高，致使引线寄生电感、寄生电容的影响愈加严重，对器件造成更大的应力（表现为过电压、过电流毛刺）。为了提高系统的可靠性，而把相关的部分做成模块。　　把开关器件的驱动、保护电路也装到功率模

4、块中去，构成了“智能化”功率模块（IPM），这既缩小了整机的体积，又方便了整机设计和制造。　　多个独立的模块单元并联工作，采用均流技术，所有模块共同分担负载电流，一旦其中某个模块失效，其它模块再平均分担负载电流。这样，不但提高了功率容量，在器件容量有限的情况下满足了大电流输出的要求，而且通过增加相对整个系统来说功率很小的冗余电源模块，便极大地提高了系统可靠性，即使万一出现单模块故障，也不会影响系统的正常工作，而且为修复提供了充分的时间。4高频500)this.style.ouseg(this)">图25．2原理说明　　380（220）V交流电，经全桥整流成直流电源；通过IGBT

5、逆变器，形成20kHz的高频矩形波；再由高频变压器降压到几十伏通过快速恢复二极管整流、滤波成为直流焊接电源。5．3IGBT焊机主要优点：　　·动态特性好，焊接质量高　　·体积小，重量轻　　·噪音低　　·效率高，节能　　近几年来，我国也有许多厂家从事IGBT焊机的开发和生产。国产焊机与进口产品相比有价格较低的优势。但由于多方面的原因，目前国产的IGBT逆变焊机，在设计技术、制造工艺、元器件可靠性等方面都有不同程度的问题，使得故障率较高。到目前为止，还没有一个厂家的产品在广大用户心目中建立可靠的产品形象。可以这样说，“谁能有突破，掌握高品质的产品，解决了国产IGBT焊机的可靠性问题

6、，谁就可以占领这个市场”。　ZX7－400逆变弧焊整流器AT7－400直流弧焊发电机ZXG1－40硅整流弧焊机ZXG－400磁放大器整流器ZX5－400晶闸管整流器额定输出电流（A）400400400400400额定负载持续率60％60％60％60％60％输出空载电压（V）70～8060～9071.58063输入电压（V）3×3803×3803×3803×3803×380效率（％）855376.57574COS≥0.98(λ=0.79)0.90.680.550.75重量（kg）44370238310220560950685690594宽（mm）254590570490495高

7、（mm）415890107595210006电力智能高频开关整流器　　目前我国各地的发电厂、水电站及500kV、220kV、110kV、35kV等各类变电站所使用的直流电源设备（包括供给断路器分合闸用，后备电池充电以及二次回路的仪器仪表，继电保护，控制应急灯照明等各类低压设备用电），大部分采用的是相控电源或磁饱和式电源，由于受工艺水平和器件特性的限制，上述电源长期以来处于低技术指标、维护保养难的状况。由于受变压器或晶闸管自身参数的限制，上述电源存在很多不足之处，诸如：初充电流、浮充电流不稳，系统纹波电压过高，控制特性不佳，不便于同计算机系统配接实现监控等。同时，目前充电设备与蓄

8、电池并联运行，当电源纹波系数较大，浮充电压波动或偏低时，会出现蓄电池脉动充电、放电现象，造成蓄电池组或单体的过早损坏。除了很多技术指标方面的缺陷外，上述电源还存在体积庞大，效率不高，1＋1冗余投资大等不足之处，应该说已远远不能满足飞速发展的电力工程的需要，而以体积小、重量轻、效率高、输出纹波低、动态响应快、控制精度高、模块可叠加输出、N＋1冗余等为特点的高频开关电源逐步取代相控电源或磁饱和式电源已是大势所趋，特别是近十年来电力电子技术的迅猛发展以及功率器件制造技术的提高，更使高频开关电源的可