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1KW 27VDC/190VDC 電流型控制反激DC/DC變換器的設(shè)計與實現(xiàn)

作者: 時間:2012-01-16 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
1、引言

靜止變流器一般采用27VDC/190VDC/115VAC 400Hz的變換結(jié)構(gòu),前級將輸入27V直流電轉(zhuǎn)換為190V直流電,后級逆變環(huán)節(jié)將190V直流電變換為用電設(shè)備所需的115V/400Hz交流電。由于具有電路拓撲簡潔、輸入電壓范圍寬、輸入輸出電氣隔離、體積重量小等優(yōu)點,因而作為靜止變流器的前級電路拓撲,將會使整個靜止變流器的體積重量下降,以實現(xiàn)更高的功率密度。


2、電流型控制反激DC/DC變換器

(1)功率電路

  因為輸入為低壓大電流,故選用單管反激式拓撲結(jié)構(gòu),如圖1所示。針對這一結(jié)構(gòu)主功率開關(guān)上必需加緩沖電路,否則開關(guān)管關(guān)斷時漏感能量無處釋放,將會引起電壓尖峰擊穿功率管。常用的緩沖電路有LCD、RCD和有源箝位三種,考慮電路開關(guān)頻率較高(80kHz),所以LCD緩沖不可??;而采用有源箝位,箝位開關(guān)管要取很大電流定額,且變壓器初級有很大環(huán)流不利于提高效率,故有源箝位也不可用;RCD緩沖具有無源、電路簡潔的特點,如果參數(shù)調(diào)拭合理不會對效率造成太大影響,故被實驗樣機采用。

圖1 RCD緩沖單管反激式變換器電路拓撲


(2)控制方案

  具有電流源性質(zhì),開環(huán)不能開路,否則輸出電壓極高。作為靜止變流器的直流環(huán)節(jié)使用,當后級逆變橋的四個功率管均關(guān)斷時,對前級的輸出端就相當于開路,因而必需采用電壓閉環(huán)控制;同時為提高電源的性能,采用電流型控制技術(shù),這種電流電壓雙閉環(huán)控制使系統(tǒng)具有瞬態(tài)響應(yīng)快、穩(wěn)定性高、內(nèi)在限流能力等優(yōu)點。

(3)電路組成

  研制的1KW樣機電路,如圖2所示。整個電路的核心為UNITRODE公司的電流型PWM芯片UC3843N,該芯片原用于設(shè)計200W以下的小功率開關(guān)電源,這里將其變通使用。Q1、Q2構(gòu)成圖騰柱以增大驅(qū)動能力,Q3作射極跟隨器取出UC3843的鋸齒波,CT1取樣主開關(guān)管的電流信號,R7、R8將電流信號與鋸齒波相疊加作斜坡補償,以消除型調(diào)節(jié)器在占空比大于50%時固有的次諧波振蕩,R7、R8的比值可以決定斜坡補償?shù)纳疃取13、D6構(gòu)成基準電壓源,Q5為誤差放大管,光電耦合器U3將誤差電壓反饋給UC3843N,構(gòu)成電壓閉環(huán),同時保證電氣隔離。

圖2原理樣機電路組成




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