高壓直流開關(guān)電源的設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)研究

選擇超前-滯后補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)控制，與一般滯后補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)相比，該網(wǎng)絡(luò)增加了微分環(huán)節(jié)，提高了控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。具體環(huán)節(jié)如圖7所示。

補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的傳遞函數(shù)Gc(s)={(1+sR2C1)[1+s(R1+R3)C3]}／{[sR1(C1+C2)][1+sR2C1C2／(C1+C2)](1+sR3C3)}。
對(duì)ZVS移相全橋變換器進(jìn)行小信號(hào)建模并采用零極點(diǎn)補(bǔ)償法對(duì)參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，實(shí)際所選參數(shù)為：R1=91 kΩ，R2=4．8 kΩ，R3=2 kΩ，C1= 0．1μF，C2=0．02μF，C3=1μF。

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
為驗(yàn)證高壓直流開關(guān)電源主電路結(jié)構(gòu)和控制方案的可行性，研制了一臺(tái)2．4 kW的實(shí)驗(yàn)樣機(jī)。主要電路參數(shù)：APFC部分為交流220 V輸入，輸出直流電壓380 V：ZVS全橋變換器部分，輸出直流電壓240 V，輸出電流10 A，主功率開關(guān)管VQ1～VQ4為IXFX48N60P(48 A／600 V)；輸出整流二極管VDR1～VDR4為DSEI30—10A，箝位二極管VDs1和VDs2為DSEI30—06A，變壓器初次級(jí)匝比為1．06，輸出濾波電感Lf=300μH，輸出濾波電容值Cf=56μFx8，開關(guān)頻率fs=80 kHz。

圖8a為APFC主開關(guān)管在1／3負(fù)載時(shí)波形，其實(shí)現(xiàn)了軟開關(guān)。圖8b為APFC輸出電壓突加半載時(shí)的波形，由圖可知，其性能較好。由1／3負(fù)載下所測(cè)波形可知，超前、滯后橋臂實(shí)現(xiàn)了ZVS。由(半載)變壓器次級(jí)及整流橋輸出電壓波形可知，不加箝位二極管電壓尖峰超過正常值兩倍以上，添加箝位二極管后電壓尖峰幾乎被消除，解決了整流橋輸出寄生振蕩問題?？梢姡珼C／DC級(jí)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)較合理，超前，滯后補(bǔ)償環(huán)節(jié)提高了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。

5 結(jié)論
研制了兩級(jí)結(jié)構(gòu)高壓直流開關(guān)電源，前級(jí)采用單相有源軟開關(guān)PFC，提高功率因數(shù)，合理設(shè)計(jì)諧振參數(shù)可實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)，降低開關(guān)損耗?？刂撇糠植捎肞I調(diào)節(jié)器，具有較好性能。后級(jí)選擇在初級(jí)加箝位二極管的改進(jìn)型ZVS全橋變換器，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明該電路結(jié)構(gòu)能夠有效抑制次級(jí)整流橋輸出振蕩和電壓尖峰，減少損耗。該方法簡(jiǎn)單，實(shí)用性較強(qiáng)。控制系統(tǒng)進(jìn)行方案選擇，PID參數(shù)合理設(shè)計(jì)，提高了高壓直流開關(guān)電源的動(dòng)、靜態(tài)性能。