介紹10kW全橋移相ZVSPWM DC整流模塊主電路和控制電路的設(shè)計(jì)，給出主變壓器和諧振電感的參數(shù)計(jì)算，較后給出實(shí)驗(yàn)波形。關(guān)鍵詞：全橋相移；零電壓開(kāi)關(guān)；分類(lèi)號(hào)：文件識(shí)別碼：文章編號(hào)：0簡(jiǎn)介

在大型發(fā)電廠(chǎng)中，由于DC負(fù)載大，電池的容量通常在2000安培小時(shí)以上。如果使用常規(guī)的10A或20A開(kāi)關(guān)整流模塊，一般需要并聯(lián)20個(gè)以上的模塊，并聯(lián)數(shù)量太大，會(huì)對(duì)模塊間的均流產(chǎn)生一定的影響，可以吃圓。當(dāng)你談到你的大腦和你的櫻花時(shí)，你是不是又累又迷茫？還有不到0。目前，電廠(chǎng)中有許多大容量DC充電電源，因此有必要為電廠(chǎng)用戶(hù)開(kāi)發(fā)大容量開(kāi)關(guān)整流器充電電源。本文介紹的10kW全橋移相ZVSPWM整流模塊考慮了這一要求。采用帶箝位二極管的ZVS-FB PWM DC變換技術(shù)，控制電路采用UC3879專(zhuān)用全橋移相控制芯片，采用輕載降低開(kāi)關(guān)頻率等技術(shù)，具有重量輕、效率高的優(yōu)點(diǎn)。

1整流模塊主電路設(shè)計(jì)及參數(shù)計(jì)算

整流模塊的主電路框圖如圖1所示，由輸入EMI濾波器、整流濾波器、ZVS全橋變換器、輸出整流濾波器和輸出EMI濾波器組成。

圖1主電路原理框圖

在圖1中，全橋相移ZVS變換器由開(kāi)關(guān)管S1-S4、箝位二極管D1和D2、諧振電感Lr、DC阻斷電容Cb、干線(xiàn)變壓器T1、吸收電阻和電容組成，其中S1和S3是主導(dǎo)管，S2和S4是滯后管。S1(S3)領(lǐng)先S4(S2)一個(gè)角度，即相移角。S1 ~ S4由IGBT單管并聯(lián)組成，開(kāi)關(guān)頻率約為25kHz。

1.1干式變壓器參數(shù)設(shè)計(jì)

由于設(shè)計(jì)的全橋移相ZVSPWM整流模塊較大輸出功率接近10kW，如果使用常規(guī)鐵氧體磁芯，由于功率比較大，所以磁芯沒(méi)有選好，實(shí)際設(shè)計(jì)中采用了超微晶磁環(huán)。與鐵氧體相比，超微晶材料具有較高的飽和磁密度(高達(dá)1.2~1.6T)、較低的損耗和優(yōu)異的溫度穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)，非常適合用作大功率開(kāi)關(guān)電源主變壓器的磁芯。

該模塊的輸入輸出指標(biāo)為輸入304 ~ 456 V，輸出198 ~ 286 V/35a。

1)DC母線(xiàn)較小電壓Vdmin

VdminVinmin1.35=410.4V(1)

其中，Vinmin是304V三相輸入電壓的較低值。

2)干式變壓器二次側(cè)較小電壓V2min

v2min=(Vomax+VD+Vr)/Dmax=(286+3+2)/0.95=306.3V(2)

其中：Vomax為模塊較高輸出電壓，取286V；

VD是整流二極管的壓降，為3v；

Vr是干式變壓器二次繞組的內(nèi)阻壓降和線(xiàn)壓降，為2v；

Dmax是較大占空比，取0.95。

3)干式變壓器的變比N

n=Vdmin/V2min=410.4/306.3=1.33

實(shí)際干式變壓器一次側(cè)21匝，二次側(cè)16匝，變比21/16=1.3125。

1.2諧振電感Lr參數(shù)的設(shè)計(jì)

在全橋移相ZVS變換器中，在引線(xiàn)管S1(S3)的開(kāi)關(guān)過(guò)程中，由于輸出濾波電感L1與諧振電感Lr串聯(lián)，而L1一般大于諧振電感，所以引線(xiàn)管很容易實(shí)現(xiàn)ZVS。在滯環(huán)管S2(S4)的切換過(guò)程中，由于干式變壓器的二次側(cè)短路，ZVS是通過(guò)諧振電感Lr的能量實(shí)現(xiàn)的，因此滯環(huán)管很難實(shí)現(xiàn)ZVS，一般設(shè)計(jì)為在1/3滿(mǎn)負(fù)荷以上實(shí)現(xiàn)零電壓切換。 #p#分頁(yè)標(biāo)題#e#

Lr=8CmosVdmax2/3I12[2](3)

公式中，Cmos為開(kāi)關(guān)管的漏源電容(包括外部分流電容)，實(shí)際取3300pF；

Vdmax是DC母線(xiàn)電壓的較大值，取值為

1.35456=615.6v；

當(dāng)滯后臂開(kāi)關(guān)管關(guān)閉時(shí)，I1是主要電流。

I1=(Imoax/3+I1f/2)/n(4)

其中：Iomax

圖2中，ISET為限流設(shè)定值，VSET為電壓設(shè)定值，分別由微處理器產(chǎn)生；IO為輸出電流值，VFB為輸出電壓反饋值；SHT為故障停機(jī)信號(hào)，IPR為一次電流采樣值。

UC3879采用電流模式PWM控制方式，將干式變壓器的一次電流引入芯片，提高了模塊的瞬態(tài)響應(yīng)速度。UC3879輸出的OA、OB、OC、OD信號(hào)通過(guò)TLP250光耦構(gòu)成驅(qū)動(dòng)電路，分別驅(qū)動(dòng)S1 ~ S44組開(kāi)關(guān)管。OA/OB和OC/OD相位互補(bǔ)，OA(OB)領(lǐng)先OC(OD)一定的相移角。

由于全橋移相開(kāi)關(guān)管采用IGBT，電流關(guān)斷時(shí)存在拖尾現(xiàn)象，開(kāi)關(guān)管兩端并聯(lián)電容比較大，空載損耗比較大。因此，設(shè)計(jì)中采用了降低模塊輕載時(shí)開(kāi)關(guān)頻率的方法，即當(dāng)輸出電流為0.5A時(shí)，適當(dāng)降低開(kāi)關(guān)頻率；當(dāng)輸出電流為0.5A時(shí)，模塊的開(kāi)關(guān)頻率將恢復(fù)到正常值。實(shí)際的頻率降低電路如圖3所示?！拜斎胼敵觥笔禽敵鲭娏髦?，IREF是設(shè)定的電流閾值。當(dāng)輸出電流超過(guò)設(shè)定的電流閾值時(shí)，Q1接通，UC3879的振蕩電阻變?yōu)镽28和R17(R17見(jiàn)圖2)并聯(lián)；當(dāng)輸出電流小于設(shè)定的電流閾值時(shí)，Q1關(guān)閉，UC3879的振蕩電阻為R17。

圖3頻率降低控制電路

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