電流型控制反激DC/DC變換器的設(shè)計與實現(xiàn)

作者：時間：2011-03-18 來源：網(wǎng)絡(luò)

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摘要：介紹了一種大功率電流型控制反激DC/DC變換器的設(shè)計與實現(xiàn)，并提出了一種更簡潔的儲能式變壓器的設(shè)計方法，設(shè)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://www.butianyuan.cn/article/179418.htm

關(guān)鍵詞：反激變換器；大功率；電流控制

1 引言

靜止變流器一般采用DC27V/DC190V/AC115V400Hz的變換結(jié)構(gòu)，前級將輸入的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 電流型控制反激DC/DC變換器

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(jié)構(gòu)，如圖1所示。針對這一結(jié)構(gòu)主功率開關(guān)上必須加緩沖電路，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?。欢捎糜性大槲?，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)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(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(dāng)后級逆變橋的四個功率管均關(guān)斷時，對前級的反激變換器輸出端就相當(dāng)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(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。

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(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，以消除電流控制型調(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?i>R₁₃、D₆構(gòu)成基準(zhǔn)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。