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大功率AC/DC開關(guān)電源之工程設(shè)計(jì)(一):有源鉗位全橋電路

在通信行業(yè)、電力行業(yè)、工業(yè)、軍工、航空航天等領(lǐng)域,都廣泛應(yīng)用大功率AC/DC高頻開關(guān)電源。單機(jī)功率從幾百瓦至幾百千瓦,智能化、n+1冗余模式、高效高功率密度、全數(shù)字化等是其顯著之特點(diǎn)。

在論壇上看到一些大功率AC/DC電源的工程設(shè)計(jì)求助帖,如拓?fù)湓鯓舆x擇?高頻變壓器如何設(shè)計(jì)?環(huán)路的調(diào)試......  鑒于此,試著從Saber仿真到工程設(shè)計(jì)實(shí)例來(lái)闡述相關(guān)拓?fù)涞脑砗吞攸c(diǎn),內(nèi)容包括如下:

開關(guān)電源工程設(shè)計(jì)步驟之我見---http://bbs.dianyuan.com/topic/1054843

大功率AC/DC開關(guān)電源之工程設(shè)計(jì)(一):有源鉗位全橋電路

大功率AC/DC開關(guān)電源之工程設(shè)計(jì)(二):無(wú)源鉗位移相全橋電路

大功率AC/DC開關(guān)電源之工程設(shè)計(jì)(三):倍流整流移相全橋電路

大功率AC/DC開關(guān)電源之工程設(shè)計(jì)(四):VF/LLC-SRC全橋電路

大功率AC/DC開關(guān)電源之工程設(shè)計(jì)(五):CF/LLC-SRC全橋電路

...

由于個(gè)人水平和能力的限制,錯(cuò)誤和不妥之處,敬請(qǐng)修改、補(bǔ)充完善;同時(shí),請(qǐng)大家共同參與探討和交流,達(dá)到共同進(jìn)步之目的。

1. 大功率AC/DC開關(guān)電源之工程設(shè)計(jì)(一):有源鉗位全橋電路:

   副邊有源鉗位之目的主要是抑制副邊整流管反向恢復(fù)所致的尖峰和振蕩(其成因請(qǐng)參閱阮新波老師的《三電平直流變換器及其軟開關(guān)技術(shù)》、《脈寬調(diào)制DC/DC全橋變換器的軟開關(guān)技術(shù)》第二版 書籍和其他相關(guān)文檔),同時(shí)把此能量提供給負(fù)載;(當(dāng)然,在有源鉗位移相全橋拓?fù)渲?,還能實(shí)現(xiàn)滯后臂的ZCS軟開關(guān))由于副邊整流管的尖峰和振蕩幾乎消失,這樣可以選擇耐壓更低的整流管,使得整機(jī)效率比普通全橋電路要高幾個(gè)百分點(diǎn),同等功率下體積和重量縮小,穩(wěn)定性和可靠性大大提高等,總之整機(jī)的性價(jià)比得到大幅提升。

(待續(xù))

全部回復(fù)(118)
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fugems
LV.5
2
2013-02-07 19:38

 下圖是DC/DC部分的原理簡(jiǎn)圖:


 


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fugems
LV.5
3
2013-02-07 19:39

下圖是Ua、Ub和Uab的時(shí)序圖:

 

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fugems
LV.5
4
2013-02-07 19:47
@fugems
下圖是Ua、Ub和Uab的時(shí)序圖:[圖片] 

其中Ua和Ub為PWM控制IC輸出的對(duì)稱信號(hào);

Uab為通過對(duì)Ua、Ub進(jìn)行處理得到的有源鉗位控制信號(hào),脈寬寬度為500nS左右。

接下來(lái)是Saber仿真信號(hào)。(待續(xù))

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fugems
LV.5
5
2013-02-07 19:57
@fugems
 下圖是DC/DC部分的原理簡(jiǎn)圖:[圖片] 

下面是DC/DC部分原理簡(jiǎn)圖的PDF文檔:

FBC 

1
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fugems
LV.5
6
2013-02-08 15:32

?以3KW電力電源為例,基本參數(shù)如下:

1. 主動(dòng)PFC部分

    Ui=285Vac—475Vac

    Ud=750Vdc

     fd=65KHz

     η1=97.5%
?2. DC/DC變換器部分

    Vo=198Vdc—286Vdc

     Io=0-11A

     fo=95KHz

     η2=94.5%

整機(jī)效率 η= η1* η2=92.1%

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飄飄飄
LV.6
7
2013-02-09 00:14
有沒有倍流整流移相全橋電路,電路圖?
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fugems
LV.5
8
2013-02-09 14:40
@飄飄飄
有沒有倍流整流移相全橋電路,電路圖?
請(qǐng)等待!后續(xù)會(huì)貼出來(lái)的。這一帖主要是講有源鉗位全橋電路。
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LV.5
9
2013-02-09 14:44
明天是蛇年的第一天--春節(jié),要休息幾天再繼續(xù)。祝朋友們春節(jié)快樂!蛇年大吉!
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czxq
LV.3
10
2013-02-11 18:32
@fugems
明天是蛇年的第一天--春節(jié),要休息幾天再繼續(xù)。祝朋友們春節(jié)快樂!蛇年大吉!
關(guān)注
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btma
LV.8
11
2013-02-11 21:25
看不到圖,是否能將資料整理一下?
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LV.5
12
2013-02-12 09:49
@btma
看不到圖,是否能將資料整理一下?
DC/DC部分原理簡(jiǎn)圖嗎?在5樓??!
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LV.5
13
2013-02-12 11:27

下圖是DC/DC部分Saber仿真的原理簡(jiǎn)圖:

 

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LV.5
14
2013-02-12 11:29
@fugems
下圖是DC/DC部分Saber仿真的原理簡(jiǎn)圖:[圖片] 

圖中電流環(huán)路沒有畫出,有興趣的朋友請(qǐng)自己加上,若有疑問,可以共同討論。

下面是DC/DC部分Saber原理簡(jiǎn)圖的PDF文檔:

FBC1 

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LV.5
15
2013-02-12 11:31
@fugems
下圖是DC/DC部分Saber仿真的原理簡(jiǎn)圖:[圖片] 

仿真圖中PWL設(shè)置為(0m,100;20m,100;20.015m,28;30m,28;30.015m,100

這樣設(shè)置,可以一次把 動(dòng)態(tài)響應(yīng) 都測(cè)試出來(lái)了。

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LV.5
16
2013-02-12 11:32
 下圖是Ua、Ub和Uab仿真圖一(0-50mS):

 

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LV.5
17
2013-02-12 11:32
@fugems
 下圖是Ua、Ub和Uab仿真圖一(0-50mS):[圖片] 
下圖是Ua、Ub和Uab仿真圖二(28.5-28.55mS):

 

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LV.5
18
2013-02-12 11:34
@fugems
 下圖是Ua、Ub和Uab仿真圖一(0-50mS):[圖片] 

下面是Ua、Ub和Uab仿真圖一和圖二的PDF文檔:

FBC1(1) 

FBC1(2) 

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LV.5
19
2013-02-12 11:34
下圖是輸出電壓Vo仿真圖(0-50mS):

 

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LV.5
20
2013-02-12 11:35
@fugems
下圖是輸出電壓Vo仿真圖(0-50mS):[圖片] 
從圖中可知,輸出電壓約為254.0V,即18節(jié)閥控鉛酸電池(單節(jié)電池額定電壓為12.0V)的均充電壓。
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LV.5
21
2013-02-12 11:35
@fugems
下圖是輸出電壓Vo仿真圖(0-50mS):[圖片] 

下面是輸出電壓Vo仿真圖的PDF文檔:

FBC1(3) 

(待續(xù))
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LV.5
22
2013-02-12 11:42

?歡迎大家共同參與討論。

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LV.5
23
2013-02-14 09:51
@fugems
下圖是Ua、Ub和Uab仿真圖二(28.5-28.55mS):[圖片] 
從上圖可知,有源鉗位控制信號(hào)Uab的脈寬寬度約為310nS,符合工程應(yīng)用的要求。
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LV.5
24
2013-02-14 12:08
下圖是輸出電壓Vo、原邊電流Ip和Ua1-Ub1、Ua2-Ub2仿真圖(0-50mS):

 

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LV.5
25
2013-02-14 12:08
@fugems
下圖是輸出電壓Vo、原邊電流Ip和Ua1-Ub1、Ua2-Ub2仿真圖(0-50mS):[圖片] 
下圖是輸出電壓Vo、原邊電流Ip和Ua1-Ub1、Ua2-Ub2仿真圖(28.5-28.55mS):

 

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LV.5
26
2013-02-14 12:09
@fugems
下圖是輸出電壓Vo、原邊電流Ip和Ua1-Ub1、Ua2-Ub2仿真圖(28.5-28.55mS):[圖片] 

從展開圖中可以得知,高頻變壓器副邊的電壓波形中最高點(diǎn)約為342.8V,平坦區(qū)約為332.5V;兩者之間僅差342.8-332.5=10V左右,可見有源鉗位電路抑制副邊整流管反向恢復(fù)所致的尖峰和振蕩之效果很理想。

220V電力電源模塊中,副邊高頻整流管選用耐壓600V的已完全滿足工程要求。在無(wú)源鉗位移相全橋中是不容易做到的,一般都需要選用耐壓為1000V或1200V的高頻整流管(無(wú)源PFC電路)。

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LV.5
27
2013-02-14 12:10
@fugems
下圖是輸出電壓Vo、原邊電流Ip和Ua1-Ub1、Ua2-Ub2仿真圖(0-50mS):[圖片] 

下面是輸出電壓Vo、原邊電流Ip和Ua1-Ub1、Ua2-Ub2仿真圖一和圖二的PDF文檔:

FBC1(4) 

FBC1(5) 

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LV.5
28
2013-02-14 12:11
@fugems
下圖是輸出電壓Vo、原邊電流Ip和Ua1-Ub1、Ua2-Ub2仿真圖(0-50mS):[圖片] 
其中,Ua1-Ub1為橋臂兩端的電壓波形,Ua2-Ub2為高頻變壓器副邊兩端的電壓波形。
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LV.5
29
2013-02-14 12:11
@fugems
下圖是輸出電壓Vo、原邊電流Ip和Ua1-Ub1、Ua2-Ub2仿真圖(0-50mS):[圖片] 

從上圖的原邊電流波形中可得:

1. 最大值為+19.0A和-18.8A;

2. 輕載時(shí)(2.5A負(fù)載電流)為+2.0A和-2.3;

3. 重載時(shí)(9.0A負(fù)載電流)為+7.4A和7.5A。

由此可知,軟啟動(dòng)階段橋臂功率MOS和副邊高頻整流管的電流應(yīng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于重載或滿載。在工程中給我們以何啟示呢?


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LV.5
30
2013-02-14 12:12
下圖是輸出電壓Vo、原邊電流Ip和Vo1、Co1仿真圖(28.5-28.55mS):

 

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LV.5
31
2013-02-14 12:12
@fugems
下圖是輸出電壓Vo、原邊電流Ip和Vo1、Co1仿真圖(28.5-28.55mS):[圖片] 

下面是輸出電壓Vo、原邊電流Ip和Vo1、Co1仿真圖的PDF文檔:

FBC1(8) 

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