基于移相全桥和同步整流技术的大功率开关电源研究

发布时间：2020-06-07 20:40

【摘要】：电解氧化处理是铝材加工过程的一个重要环节,这一电化学过程需要低电压、大电流的大功率电源提供电能。由于传统的可控硅调压电源体积大、效率低、谐波污染严重,目前已经逐步被新型高频开关电源取代。移相全桥软开关技术的发展降低了功率开关的损耗,大大提高了开关电源的效率;同步整流技术的应用,降低了低压大电流输出场合的整流损耗,进一步提高了电源工作效率;而大功率的应用需求,促进了开关电源并联控制技术的发展。本文结合上述技术和实际使用要求,研究设计了基于移相全桥和同步整流的大功率开关电源及其数字化并联控制系统。本文首先介绍了选题的背景与意义,结合高频开关电源的特点,主要介绍了软开关、同步整流、并联均流等应用于开关电源领域的主要技术,详细分析了移相全桥ZVS和同步整流电路的工作过程,并进一步给出了采用全波整流拓扑的同步整流电路驱动方式及其优化方案。在此基础上,设计了模块化低压大电流高频开关电源,给出了主功率电路相关器件的设计依据,并设计了相应的外围控制电路。为实现电源模块的大功率并联输出,设计了基于CAN总线的数字化电源并联控制系统,该控制系统解决了开关电源并联均流问题,并实现了自动化控制与故障处理,实现了故障模块自动切除、冗余模块自动投入等功能。根据本文的分析设计,最终制造了由10个电源模块构成的400k W大功率电源样机,并进行了样机实验测试。实验结果表明,所设计的电源完全达到设计指标,实现了ZVS软开关和同步整流,效率最高可达93%;电源并联控制系统工作稳定,均流效果良好,并实现了自动化控制。
【图文】：

状态图,硬开关,状态,零电压开通

a) 硬开通 b) 硬关断a) Hard turn-on b) Hard turn-off图 1-1 硬开关状态Fig.1-1 Hard switching开关技术是在原有电源电路的基础上，采用外加的辅助电路或利用电路内生参数，使电流或电压处于谐振状态，使开关器件实现“零电压开通”或”[20]。如图 1-2 所示，零电压开通指开关导通前其两端电压下降到零；零关断开前其内部电流下降到零。

状态图,软开关,状态,零电压开通

a) 硬开通 b) 硬关断a) Hard turn-on b) Hard turn-off图 1-1 硬开关状态Fig.1-1 Hard switching开关技术是在原有电源电路的基础上，采用外加的辅助电路或利用电路内生参数，使电流或电压处于谐振状态，，使开关器件实现“零电压开通”或”[20]。如图 1-2 所示，零电压开通指开关导通前其两端电压下降到零；零关断开前其内部电流下降到零。
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG662

【参考文献】