電流型控制反激DC/DC變換器的設計與實現(xiàn)
摘要:介紹了一種大功率電流型控制反激DC/DC變換器的設計與實現(xiàn),并提出了一種更簡潔的儲能式變壓器的設計方法,設計并研制成功1kW27V/190V樣機,具有過載短路能力強、體積小、重量輕等優(yōu)點。
本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/179418.htm
1 引言
靜止變流器一般采用DC27V/DC190V/AC115V400Hz的變換結構,前級將輸入的27V直流電轉換為190V直流電,后級逆變環(huán)節(jié)將190V直流電變換為用電設備所需的115V/400Hz交流電。由于反激變換器具有電路拓撲簡潔、輸入電壓范圍寬、輸入輸出電氣隔離、體積重量小等優(yōu)點,因而將其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。
2.1 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構,如圖1所示。針對這一結構主功率開關上必須加緩沖電路,否則開關管關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,考慮電路開關頻率較高(80kHz),所以LCD緩沖不可?。欢捎糜性大槲?,箝位開關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)調試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
2.2 控制方案
反激變換器具有電流源性質,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斷時,對前級的反激變換器輸出端就相當于開路,因而必須采用電壓閉環(huán)控制;同時為提高電源的性能,采用電流型控制技術,這種電流電壓雙閉環(huán)控制使系統(tǒng)具有瞬態(tài)響應快、穩(wěn)定性高、內在限流能力等優(yōu)點。
2.3 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,該芯片原用于設計200W以下的小功率開關電源,這里將其變通使用。Q1、Q2構成圖騰柱以增大驅動能力,Q3作射極跟隨器取出UC3843的鋸齒波,CT1取樣主開關管的電流信號,R7、R8將電流信號與鋸齒波相疊加作斜坡補償,以消除電流控制型調節(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?i>R13、D6構成基準電壓源,Q5為誤差放大管,光電耦合器U3將誤差電壓反饋給UC3843N,構成電壓閉環(huán),同時保證電氣隔離。
圖2 原理樣機電路組成
3 關鍵電路參數(shù)設計
3.1 儲能式變壓器
設電流臨界連續(xù)時的功率為總輸出功率的1/5,則
Bm=B(1)
式中:Bm為最大磁密;
B為偏置點磁密。
則磁密變化量ΔB為
ΔB=2(Bm-B)(2)
原邊匝數(shù)N1為
N1= (3)
式中:Uimin為最小輸入電壓;
tonmax為開關管最大導通時間;
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