48kW高频开关电源的研制

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1、2010年第32卷电气传动自动化V0J·32-N．o．1第1期第l7页ELECTRICDRIVEAUTOMATION2010。32(1)：17～19文章编号：10o5—7277(2010)0l—o0l7—0348kW高频开关电源的研制潘敏(中国电器科学研究院，广东广州510300)摘要：主要介绍了48kW大功率高频开关电源的研制。介绍了国内外开关电源的现状，分析了全桥移相变换器的工作原理和软开关技术的实现，软开关能降低开关损耗，提高电路效率。给出了电源系统的整体设计及主要器件的选择。试验结果表明，该装置完全满足了设计要求，并成功地应用于电镀生产线上。关键词：高频开关电源；全桥移

2、相；软开关技术；零电压开关中图分类号：TN86文献标识码：BDevelopmentof48kWhigh-frequencyswitchingpowersupplyPANMin(ChinaElectricScienceInstitute，Guangzhou510300，China)Abstract：，nleanalysisanddesignof48kWhighfrequencyswitchingpowersupplyispresented．Thepresentstateofswitchingpowersupplyisfirstlyintroduced．Thentheoperati

3、ngprincipleoffullbridgephase—shiftedconve~erandrealizationofsoftswitchingtechniquesarealsoanalyzed．Softswitchingcanreduceswitchinglossandincreasecircuitefficiency．Integerdesigningofpowersupplysystemandselectionofmaindeviceparametersarealsoproposed．rI’lleexperimentresultsdemonstratethepowersu

4、pplydevicesatisfiesdesignrequirementscompletely．Ithasbeenappliedinelectricplatingproductionlinesuccessfully．Keywords：high—frequencyswitchingpowersupply；fullbridgephase-shifted；softswitchingtechniques；zerovoltageswitchingl引言在国内外极为少见，单机输出一般为1000A以下。为适合大功率(低电压、大电流)输出的电路拓扑现有国内外的大功率电源主要为工频整流式和控制模

5、式，采用全桥移相式电路拓扑和控制模电源，体积大、笨重、能耗高、多特性较差，且会对式，采用全桥移相式电路拓扑结构，并通过软开关电网造成较大的电磁干扰。与其相比，开关电源具技术的应用，研制了48kW、20kHz的大功率高频开有高效节能、重量轻、体积小、动态性能好、适应性关电源，通过电镀生产线的现场使用，取得了满意强、有利于实现工艺过程自动化和智能化控制等的效果。显著的优点。目前少数高频开关型电源主要限于小功率容量级别(2000A以下)。而国外同类设备价2全桥移相零电压开关原理格过于昂贵，市场迫切需要具有较大功率容量和零电压全桥移相变换电路拓扑结构适用于大先进技术水平的国产高频开关型

6、电源装置。因此，功率开关电源，它采用移相控制，移相芯片选用大功率开关电源具有广泛的应用前景，是当前国UC3879，驱动部分采用目前较为成熟的EXB841内外研究、开发、应用的主流和方向。但是，开关电专用驱动芯片。在换流时利用变压器的漏感和功源特别是大功率硬开关电源在可靠性、稳定性、效率管的寄生电容产生谐振，实现开关器件的零电率等方面的缺点成为制约大功率开关电源应用和压开通，消除了开通损耗，提高了电路效率，其主发展的“瓶颈”，按照传统电源的设计思路和解决电路原理如图1所示。图中IGBT，一IGBT,为功率开办法，不能从根本上解决其所面临的诸多问题。软关管，分为超前桥臂(左半桥)和

7、滞后桥臂(右半开关技术的出现以及先进控制技术的兴起，则为桥)。电路零电压开关依靠功率开关管反并联的二解决开关电源诸多问题提供了新的方法。极管VD，一VD的导通实现功率器件的零电压开目前单机容量大于20kW的大功率开关电源通，通过功率管谐振电容c。一c的充电过程实现功·l8·电气传动自动化2010年第1期率器件的零电压关断⋯一控制单元输出的控制信号可以对主电路输出。作出迅速响应，从而不但给出优良的动、静态输出特性，而且能对各种输入电压的波动予以补偿，并能对各种原因造成的故障作出迅速的保护响应。