高压直流开关电源设计与实验研究

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1、第46卷第l0期电力电子技术Vo1．46，No．102012年l0月PowerElectronics0ctober2012高压直流开关电源的设计与实验研究王桂阳．李敏远(西安理工大学，自动化与信息工程学院，陕西西安710048)摘要：设计了高压直流开关电源，主电路采用两级结构，前级为具有软开关的有源功率因数校正(APFC)电路，能够降低谐波含量，提高功率因数，降低开关管损耗。后级采用在初级加箝位二极管的改进型零电压开关(ZVS)移相全桥变换器，有效抑制了次级整流桥输出振荡和电压尖峰，减少了损耗及输出纹波。对控制系统进行合理设计

2、，提高了控制精度及开关电源性能。最后研制了一台2．4kW实验样机，通过实验验证了电源系统设计的可行性。关键词：开关电源：有源功率因数校正；筘位二极管中图分类号：TN86文献标识码：A文章编号：1000—100X(2012)10—0096-04DesignandExperimentalStudyofHigh-voltageDCSwitchPowerSupplyWANGGui．yang．LIMin—yuan(Xi’anUniversityofTechnology，Xi’帆710048，China)Abstract：Thehigh—

3、voltageDCswitchpowersupplyisdesigned．Maincircuitusestwo—stagestructures．Inordertore—duceharmoniccontentandthelossofswitchMOSFET，andimprovethepowerfactor，theformerstageadoptsactivepowerfactorcorrection(APFC)circuitwithasoft—switching．Thelatterstageadoptstheimprovedze

4、rovoltageswitch(ZVS)phase—shiftedfull—bridgewhichaddingclampingdiodestotheprimaryside．Thecircuitcaneffectivelyinhibitrectifier—bridgeparasiticoscillationandpeak—voltage，andcanreducethelossandoutputripple．Thedesignofthecontrolsys—ternisreasonable，thecontrolaccuracyan

5、dswitchpowersupplyperformanceareimproved．Finallya2．4kWproto—typeisbuihandthefeasibilityofthepowersupplysystemdesignisverifiedthroughtheexperimentalresults．Keywords：switchpowersupply；activepowerfactorcorrection；clampingdiode1引言2主电路的设计在国内，低压通信电源较成熟，高压开关电源2．1有源功率因数校正电路

6、尚处于研究阶段。一般大功率直流开关电源输入APFC采用全控开关器件构成的开关电路对多采用220V交流电网。为降低对电网的谐波污输入电流波形进行控制，使输入电流成为与电染，提高输入端功率因数。一般要经过PFC级整源电压同相的正弦波。功率因数高达0．995．从流．然后将PFC级输出电压送入DC／DC级进行变而彻底解决了整流电路的谐波污染和功率因数换i1】。但高压直流开关电源输出电压较大，会对低的问题。此处采用软开关单相APFC，其主电DC／DC级产生较大影响。路如图1所示。此处研制的高压直流开关电源采用两级变换装置．前级220V交

7、流经过不控整流和APFC得lCp2．．VD3．1到380V稳定直流：后级选择在初级加箝位二极厂互VD本VD二：I一if-I管的改进型ZVS移相全桥变换器．经过变压器变．，，VQJ}{1上cvQJ}j压和隔离，采用全桥不控整流和LC滤波。最终得到精密的240V直流输出。设计了控制系统，选择图1单相APFC主电路合理的参数提高开关电源性能．并通过实验验证Fig．1Maincircuitofsingle—phaseAPFC了设计的可行性和有效性2．1．1APFC软开关电路图1中，为了让主开关管VQ实现ZVS，引入定稿日期：2012—

8、02—27了辅助开关管VQ，在每一次VQ需要进行状态作者简介：王桂阳(1985一)，男，陕西安康人，硕士研究生转换前，先导通VQ，使辅助电路谐振，为VQ创研究方向为现代电力电子电路与系统。造软开关条件。VQ完成状态转换后，尽快关断96高压直流开关电源的设计与实验研究VQ，使辅