直流高壓電源軟開關(guān)模式的研究.pdf

1、直流高壓電源廣泛應(yīng)用于高能束領(lǐng)域,如X光,激光,電子束和微波雷達(dá)等。采用高頻 DC-AC-DC技術(shù)是目前直流高壓電源的發(fā)展趨勢(shì)。工作于傳統(tǒng)硬開關(guān)模式下的大功率直流高壓電源,由于制作工藝和絕緣的限制,高壓變壓器具有較大的漏感和分布電容,使得開關(guān)管在開關(guān)瞬間承受非常大的電壓電流應(yīng)力,極大影響了開關(guān)管的可靠性和安全性,而且,隨著開關(guān)頻率的提高,開關(guān)過程的開關(guān)損耗將變得顯著,進(jìn)而影響電源的效率。
　　首先,對(duì)軟開關(guān)技術(shù)在高壓電源中的應(yīng)用進(jìn)

2、行研究,在綜合分析高壓電源技術(shù)、軟開關(guān)技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用的基礎(chǔ)上,分析了全橋諧振變換器和功率調(diào)節(jié)方式,引入移相全橋控制策略,并利用開關(guān)管的結(jié)電容、變壓器漏感、分布電容等儲(chǔ)能元件進(jìn)行諧振,實(shí)現(xiàn)高頻DC-AC-DC變流開關(guān)器件的ZVS零電壓開關(guān)。通過對(duì)全橋諧振變換器在電流續(xù)流模式CCM下的各工作模態(tài)進(jìn)行分析,得出各個(gè)工作模態(tài)的等效電路和電流電壓關(guān)系,并采用基波分析法推導(dǎo)出諧振變換器穩(wěn)態(tài)下的電壓增益M的函數(shù)關(guān)系式,利用MATLAB計(jì)算和繪制出M

3、與參數(shù)的變化曲線,總結(jié)了各參數(shù)對(duì)M的影響規(guī)律。
　　其次,根據(jù)指標(biāo)要求,進(jìn)行了開關(guān)頻率為20kHz的60kV/6kW直流高壓電源設(shè)計(jì)。該電源主要由輸入輸出整流濾波電路,逆變電路,高頻高壓變壓器,輸出整流濾波電路,反饋控制電路及IGBT驅(qū)動(dòng)電路組成。主電路由開關(guān)管(三菱CM200HA-24H)IGBT模塊的結(jié)間電容(Cce/8nF)、升壓變壓器的分布電容(Cp/1μ)和漏感(Ls/106.2μ)等構(gòu)成LCC串并聯(lián)諧振回路,由UCC3

4、895控制器實(shí)現(xiàn)全橋移相PWM控制,設(shè)置輸出頻率為20kHz的驅(qū)動(dòng)控制信號(hào),超前臂的開關(guān)管Z1、Z3的驅(qū)動(dòng)信號(hào)分別超前于滯后臂開關(guān)管Z4、Z2的時(shí)間為5μs即移相角為π/5、占空比為0.8,死區(qū)時(shí)間為0.5μs的控制電路。
　　最后,利用Magnetics Designer4.1平臺(tái)建立了變壓器的SPICE仿真模型,并完成了高頻高壓變壓器設(shè)計(jì)。采用Cadence_SPB_16.3中的ORCAD為平臺(tái),建立了直流高壓電源主電路仿真模