由于在本电源中使用的开关元件的过载承受能力有限,必须对输出电流进行限制,因此,控制电路采用电压电流双环结构(内环为电流环,外环为电压环) ,调节器均为PID.图8 为控制电路的原理框图。加入电流内环后,不仅可以对输出电流加以限制,并且可以提高输出的动态响应,有利于减小输出电压的纹波。
图8 控制电路的原理框图
在实际的控制电路中采用了稳压、稳流自动转换方式。图9 为稳压稳流自动转换电路。其工作原理是:稳流工作时,电压环饱和,电压环输出大于电流给定,从而电压环不起作用,只有电流环工作;在稳压工作时,电压环退饱和,电流给定大于电压环的输出,电流给定运算放大器饱和,电流给定不起作用,电压环及电流环同时工作,此时的控制器为双环结构。这种控制方式使得输出电压、输出电流均限制在给定范围内,具体的工作方式由给定电压、给定电流及负载三者决定。
图9 稳压稳流自动转换电路
由于本电源的容量为60kW,为了提高效率、减小体积、提高可靠性,因此,采用软开关技术。高频全桥逆变器的控制方式为移相FB2ZVS 控制方式[1 ] ,它利用功率电感变压器的漏感及管子的寄生电容谐振来实现ZVS 。控制芯片采用Unitrode 公司生产的UC3875N。通过移相控制,超前桥臂在全负载范围内实现了零电压软开关,滞后桥臂在75 %以上的负载范围内实现了零电压软开关。图2 为滞后桥臂IGBT的驱动电压和集射极电压波形,可以看出实现插件电感器生产厂家了零电压开通。
7 总结
该电源装置中,使用移相全桥软开关技术,使得功率电感器件实现零电压软开关,减小了开关损耗及开关噪声,提高了效率;设计并使用了一种新颖的高频功率变压器,通过调整单个变压器的原边电压使输出整流二极管实现自动均流;设计并使用了容性功率母排,减小了系统中的振荡,减小了功率母排的发热。控制电路中采用了稳压稳流自动转换方案,实现了输出稳压稳流的自动切换,提高了电源的可靠性及输出的动态响应,减小了输出电压的纹波功率电感企业功率电感器公司。
实验取得了令人满意的结果,其中功率因数可达0. 92 , 满载效率为87 % , 输出电压纹波小于25mV.不仅如此,各项指标都达到甚至超过了用户要求,而且通过了有关部门的技术鉴定,现已批量投入生产。