高頻開關(guān)電源雙閉環(huán)反饋并聯(lián)系統(tǒng)

單臺(tái)高頻開關(guān)電源構(gòu)成一個(gè)電流負(fù)反饋控制系統(tǒng)，簡稱內(nèi)環(huán).自動(dòng)控制原理如圖3所示.

圖3中采用了PI調(diào)節(jié)器的單閉環(huán)電流負(fù)反饋控制系統(tǒng)，既保證了動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性，又能做到無靜差，很好地解決了動(dòng).靜態(tài)的矛盾.其調(diào)節(jié)原理：在電流給定值不變的情況下，當(dāng)負(fù)載變動(dòng)或電源內(nèi)部原因造成了電源輸出電流變動(dòng)時(shí)，自動(dòng)控制調(diào)節(jié)過程為：

通過以上的調(diào)節(jié)過程，可以保證單臺(tái)高頻開關(guān)電源輸出穩(wěn)定的電流.這樣，把各個(gè)單獨(dú)工作的高頻開關(guān)電源輸出并聯(lián)在一起，且工作在穩(wěn)流狀態(tài)下，接受同一的電流給定值，就可保證各臺(tái)高頻開關(guān)電源輸出同樣大小的電流.

從而實(shí)現(xiàn)并聯(lián)系統(tǒng)的擴(kuò)流輸出.為了提高系統(tǒng)的整體可靠性，還可根據(jù)系統(tǒng)的要求，增加N+1冗于設(shè)計(jì).這種簡單的組合在一起，當(dāng)某臺(tái)高頻開關(guān)電源出現(xiàn)故障，可立即把其關(guān)電退出運(yùn)行并斷開輸出連接，把備份的高頻開關(guān)電源通電投入運(yùn)行即可.從而把處理故障的時(shí)間減少到最小.

3.2 系統(tǒng)自動(dòng)控制原理

雙閉環(huán)并聯(lián)系統(tǒng)自動(dòng)控制原理如圖4所示.

圖4中在高頻開關(guān)電源系統(tǒng)外增加了一個(gè)比例積分調(diào)節(jié)器，用來調(diào)節(jié)并聯(lián)系統(tǒng)的電壓.

把并聯(lián)系統(tǒng)的輸出電壓反饋和并聯(lián)系統(tǒng)給定值進(jìn)行比較，其差值經(jīng)信號(hào)放大，作為高頻開關(guān)電源系統(tǒng)電流給定值，而高頻開關(guān)電源系統(tǒng)根據(jù)不斷變化的電流給定值來調(diào)節(jié)自身的輸出電壓，以此保證自身的輸出電流根據(jù)給定值變化而變化.從而也保證了并聯(lián)系統(tǒng)輸出電壓穩(wěn)定.從閉環(huán)反饋的結(jié)構(gòu)上看，電流調(diào)節(jié)環(huán)在高頻開關(guān)電源系統(tǒng)內(nèi)部，是內(nèi)環(huán);電壓調(diào)節(jié)環(huán)在外面，成為外環(huán).二者之間實(shí)行串級(jí)連接，即以電壓調(diào)節(jié)器的輸出作為電流調(diào)節(jié)器的輸入，再用電流調(diào)節(jié)器的輸出作為并聯(lián)系統(tǒng)輸出電壓的控制，那么兩種調(diào)節(jié)器作用就能互相配合，相輔相成了.這就形成電壓.電流雙閉環(huán)反饋控制系統(tǒng).為了獲得良好的靜.動(dòng)態(tài)性能，兩個(gè)調(diào)節(jié)器一般都采用PI調(diào)節(jié)器.

當(dāng)由于負(fù)載擾動(dòng)，造成了并聯(lián)系統(tǒng)電壓輸出變動(dòng)，則系統(tǒng)自動(dòng)控制調(diào)節(jié)過程為：

上述電壓調(diào)節(jié)過程可以保證并聯(lián)系統(tǒng)在穩(wěn)壓工作狀態(tài)下，輸出電壓穩(wěn)定.若系統(tǒng)要工作在穩(wěn)流狀態(tài)下，只需通過系統(tǒng)內(nèi)部的選擇開關(guān)，把外環(huán)電壓反饋單元關(guān)閉，直接把電壓給定信號(hào)加到各臺(tái)高頻開關(guān)電源，由于各臺(tái)高頻開關(guān)電源本身工作在穩(wěn)流狀態(tài)下，從而可以保證并聯(lián)系統(tǒng)的每臺(tái)高頻開關(guān)電源輸出同等大小電流.

從動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性上看，在設(shè)計(jì)過程中，先把單臺(tái)高頻開關(guān)電源設(shè)計(jì)調(diào)整好，使之能穩(wěn)定的輸出額定電流.然后把各臺(tái)并聯(lián)連接在一起，加上電壓反饋外環(huán)，再按系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求并調(diào)整外環(huán)，使系統(tǒng)輸出電壓保持穩(wěn)定.需要注意的是：內(nèi)環(huán)根據(jù)其設(shè)計(jì)指標(biāo)要逐一開啟和外環(huán)連調(diào)，等所有的內(nèi)環(huán)調(diào)整好后，再把所有內(nèi)環(huán)開啟，與外環(huán)一同調(diào)節(jié)系統(tǒng)的輸出電壓和電流.

4.實(shí)驗(yàn)與結(jié)論

應(yīng)用以上原理，制作了一臺(tái)組合式并聯(lián)的72KW高頻開關(guān)電源.具體參數(shù)為：AC380V±10%,穩(wěn)壓輸出18VDC;限流電流4100ADC;穩(wěn)流輸出4000ADC;限壓電壓18.5VDC.該并聯(lián)系統(tǒng)由五臺(tái)單獨(dú)的高頻開關(guān)電源并聯(lián)組合，每臺(tái)高頻開關(guān)電源都輸出同等的800A/18V.系統(tǒng)在穩(wěn)壓工作時(shí)，即使輸出短路也能限流在4100A穩(wěn)定工作;穩(wěn)流工作時(shí)，輸出端開路能實(shí)現(xiàn)限壓而穩(wěn)定工作.若為了提高并聯(lián)系統(tǒng)的可靠性，還可增加一臺(tái)備份.該電源在電鍍行業(yè)鍍鉻工藝中現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行已有近兩年，基本上達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，用戶反應(yīng)良好.