由于在本電源中使用的開關(guān)元件的過載承受能力有限,必須對輸出電流進行限制,因此,控制電路采用電壓電流雙環(huán)結(jié)構(gòu)(內(nèi)環(huán)為電流環(huán),外環(huán)為電壓環(huán)) ,調(diào)節(jié)器均為PID.圖8 為控制電路的原理框圖。加入電流內(nèi)環(huán)后,不僅可以對輸出電流加以限制,并且可以提高輸出的動態(tài)響應(yīng),有利于減小輸出電壓的紋波。
圖8 控制電路的原理框圖
在實際的控制電路中采用了穩(wěn)壓、穩(wěn)流自動轉(zhuǎn)換方式。圖9 為穩(wěn)壓穩(wěn)流自動轉(zhuǎn)換電路。其工作原理是:穩(wěn)流工作時,電壓環(huán)飽和,電壓環(huán)輸出大于電流給定,從而電壓環(huán)不起作用,只有電流環(huán)工作;在穩(wěn)壓工作時,電壓環(huán)退飽和,電流給定大于電壓環(huán)的輸出,電流給定運算放大器飽和,電流給定不起作用,電壓環(huán)及電流環(huán)同時工作,此時的控制器為雙環(huán)結(jié)構(gòu)。這種控制方式使得輸出電壓、輸出電流均限制在給定范圍內(nèi),具體的工作方式由給定電壓、給定電流及負(fù)載三者決定。
圖9 穩(wěn)壓穩(wěn)流自動轉(zhuǎn)換電路
由于本電源的容量為60kW,為了提高效率、減小體積、提高可靠性,因此,采用軟開關(guān)技術(shù)。高頻全橋逆變器的控制方式為移相FB2ZVS 控制方式[1 ] ,它利用功率電感變壓器的漏感及管子的寄生電容諧振來實現(xiàn)ZVS 。控制芯片采用Unitrode 公司生產(chǎn)的UC3875N。通過移相控制,超前橋臂在全負(fù)載范圍內(nèi)實現(xiàn)了零電壓軟開關(guān),滯后橋臂在75 %以上的負(fù)載范圍內(nèi)實現(xiàn)了零電壓軟開關(guān)。圖2 為滯后橋臂IGBT的驅(qū)動電壓和集射極電壓波形,可以看出實現(xiàn)插件電感器生產(chǎn)廠家了零電壓開通。
7 總結(jié)
該電源裝置中,使用移相全橋軟開關(guān)技術(shù),使得功率電感器件實現(xiàn)零電壓軟開關(guān),減小了開關(guān)損耗及開關(guān)噪聲,提高了效率;設(shè)計并使用了一種新穎的高頻功率變壓器,通過調(diào)整單個變壓器的原邊電壓使輸出整流二極管實現(xiàn)自動均流;設(shè)計并使用了容性功率母排,減小了系統(tǒng)中的振蕩,減小了功率母排的發(fā)熱??刂齐娐分胁捎昧朔€(wěn)壓穩(wěn)流自動轉(zhuǎn)換方案,實現(xiàn)了輸出穩(wěn)壓穩(wěn)流的自動切換,提高了電源的可靠性及輸出的動態(tài)響應(yīng),減小了輸出電壓的紋波功率電感企業(yè)功率電感器公司。
實驗取得了令人滿意的結(jié)果,其中功率因數(shù)可達0. 92 , 滿載效率為87 % , 輸出電壓紋波小于25mV.不僅如此,各項指標(biāo)都達到甚至超過了用戶要求,而且通過了有關(guān)部門的技術(shù)鑒定,現(xiàn)已批量投入生產(chǎn)。