三相交流電源供電的直流電源設(shè)計及其串聯(lián)應(yīng)用

隨著電力電子技術(shù)的迅速發(fā)展，直流電源應(yīng)用非常廣泛，其好壞直接影響著電氣設(shè)備或控制系統(tǒng)的工作性能，目前，市場上各種直流電源的基本環(huán)節(jié)大致相同，都包括交流電源、交流變壓器(有時可以不用)、整流電路、濾波穩(wěn)壓電路等。本文以三相交流電源供電的直流電源設(shè)計為例，介紹直流電源設(shè)計中一些問題的處理辦法。并就在實際應(yīng)用中，多個直流穩(wěn)壓電源串聯(lián)使用問題做了闡述。

直流電源的設(shè)計理論上比較簡單，但在具體的工程設(shè)計中還需要進(jìn)一步分析、研究、實踐和總結(jié)。

1.1 整流變壓器的設(shè)計

三相整流變壓器的設(shè)計包括：一、二次繞組的聯(lián)結(jié)方式，二次側(cè)電壓的計算，一、二次側(cè)電流的計算，容量的計算與確定，結(jié)構(gòu)形式的選擇等環(huán)節(jié)。其中一、二次繞組的聯(lián)結(jié)方式及二次側(cè)電壓的確定是我們重點分析的內(nèi)容。本文以某一步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器的3個直流電源設(shè)計為例進(jìn)行詳細(xì)介紹，原理圖如圖1。

1.2 整流電路設(shè)計

三相整流電路通常有三相半波整流電路和三相橋式整流電路，由于三相橋式整流電路輸出平均電壓高，電壓脈動小，品質(zhì)因數(shù)高，因此多使用橋式整流電路。橋臂上二極管型號的選擇主要是由它的額定電壓和額定電流決定，額定電流和電壓則由負(fù)載平均電流和電壓決定，其計算式為：ID=(1/3)?·Id，ID(AV)= ID /1.57，UDn=(1～2) 2?·U2，由ID(AV)和UDn查二極管手冊就可確定整流管的型號。

1.3 濾波穩(wěn)壓電路設(shè)計

整流濾波電路通常有電容、電感和RC等濾波電路。電感濾波是利用電感對脈動電流產(chǎn)生反電動勢，阻礙電流變化來實現(xiàn)的，電感越大，濾波效果越好。它一般用于負(fù)載電流大、對濾波要求不高的場臺。RC濾波電路是電阻和電容連接使用的濾波電路，由于電阻會降低一部分直流電壓，直流輸出電壓會減小，因此只適用于小電流電路。電容濾波是利用電容的充放電作用使整流輸出電壓變得平穩(wěn)，而且電壓幅值升高，濾波效果好，適于各種整流電路。濾波電容的選擇主要是種類和容量、耐壓值的確定。常用的整流濾波電容有鋁電解、鉭電解、滌綸、獨石電容等。鋁電解電容漏電流大，耐壓和工作溫度(最高+70℃)較低，但容量大；鉭電解電容漏電流小，耐壓和工作溫度比鋁電解電容都高，一般用于要求較高的地方；滌綸電容絕緣電阻大，損耗小，工作溫度(最高+55℃)低，容量小，但耐壓高；獨石電容體積可以做得很小，耐壓也可以做得很高，化學(xué)性能和熱性能比較穩(wěn)定，但容量小。一般當(dāng)整流輸出電流大時，必須用電解電容濾波穩(wěn)壓;輸出電流小時，用一般電容或電解電容濾波都可以，如果對直流輸出電壓有紋波系數(shù)要求或者為了防止高頻噪音，用電解電容和小容量無極性電容并聯(lián)使用效果較好：小容量電容可濾掉脈動直流中的高次諧波，電解電容濾掉大幅值的低頻成分，穩(wěn)壓范圍寬、效果好。整流濾波電路對電容器的容量和耐壓值要求不是太高，一般根據(jù)輸出電流大小估算電容器的容量，輸出電流大，容量就大；電流小，容量就小。但是，容量太大會降低輸出電壓值，太小則會導(dǎo)致電壓脈動大、不穩(wěn)定。容量確定可參考表1，耐壓值一般取所接電路工作電壓的1.5～2倍。

直流穩(wěn)壓電源應(yīng)用非常廣泛，有時會把兩個或兩個以上的電源串聯(lián)使用，現(xiàn)就此應(yīng)用做一簡要介紹。