大功率裝置用多路輸出高壓隔離新型開關(guān)電源設(shè)計

1、大功率裝置用多路輸出高壓隔離新型開關(guān)電源設(shè)計大功率裝置用多路輸出高壓隔離新型開關(guān)電源設(shè)計夏凌輝，呂征宇，費萬民(浙江大學(xué)電力電子國家重點實驗室，浙江杭州310027）摘要：基于專利技術(shù)[1]，通過設(shè)計高頻交流電流源和一種特殊的輸出變壓器，研制了一種用于短路故障限流器中晶閘管驅(qū)動的多輸出開關(guān)電源。給出了主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，敘述了輸出變壓器的結(jié)構(gòu)及特點，分析了系統(tǒng)的工作原理，進行了校驗電源有效性的仿真，開發(fā)了一臺樣機并成功應(yīng)用在限流器實驗裝置中

2、。關(guān)鍵詞：多路輸出；高壓隔離；驅(qū)動電源；短路故障限流器1引言隨著高壓大功率電力電子裝置的不斷發(fā)展，串接在一起的驅(qū)動電源之間，往往需要承受極高的工作電壓。近來，多級隔離技術(shù)越來越多地被用在電路的驅(qū)動系統(tǒng)中，以滿足高電壓隔離的需要；但這同時也使得開關(guān)管的驅(qū)動電路越來越復(fù)雜。如圖1所示是一個使用在三相接地系統(tǒng)中的固態(tài)短路限流器。它是由晶閘管三相整流器和一個限流電感組成的。限流器主要被用在15kV的電力系統(tǒng)中?？紤]到電源電壓的波動，晶閘管阻斷電

3、壓限制和均壓系數(shù)等因素，圖1中所示限流器中的每個晶閘管閥在實際中必須要用8個6kV等級的晶閘管串聯(lián)組成。這樣在限流器中的晶閘管總數(shù)達到了64個，則至少需要有61路高壓隔離驅(qū)動電源用到這些晶閘管的門極驅(qū)動中。所以，開發(fā)一個新型的電源用作限流器中晶閘管的門極驅(qū)動電源是一項非常重要的任務(wù)。圖1三相接地系統(tǒng)固態(tài)短路限流器主電路拓?fù)銬usanM.Raonic[2]提出了一種晶閘管自我供能的門極驅(qū)動方式，它把一個緩沖電容作為能量存貯單元，解決了幾乎

4、每個功率開關(guān)管都存在的對隔離電源的需求。但是，這種方式只能被用于工作在功率變換器直流側(cè)的晶閘管和GTO的門極驅(qū)動中。ChangLiuchen[3]研制了一種驅(qū)動板電源用于三相逆變器中大功率IGBT的驅(qū)動，它通過一個多繞組的變壓器，實現(xiàn)了4路相互隔離的輸出。這種電源的缺點是隨著輸出(a)S1控制信號(b)S2控制信號(c)S5及S8控制信號(d)S6及S7控制信號圖3MOSFET的控制信號第五部分包括T1，T2，……Tn是一些特殊結(jié)構(gòu)的變

5、壓器和電流i2的電纜線的引線電感L4。為了減小這個新型電源的體積，功率開關(guān)管必須工作在一個很高的頻率下。這里采用了多諧振蕩零電壓軟開關(guān)技術(shù)減小開關(guān)損耗，減小器件的電壓電流應(yīng)力，并獲得良好的電磁兼容性。所有8個功率開關(guān)管都工作在軟開關(guān)模式下。R3是一個電流檢測電阻用作電源的短路保護。R4是另一個電流檢測電阻，用來實現(xiàn)電流I1的閉環(huán)控制。3控制電路控制電路的主要功能就是產(chǎn)生驅(qū)動信號，控制主電路產(chǎn)生一個幅值恒定的高頻電流。為了使電流幅值恒定，