现代高频开关电源的研究

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1、目录1绪论11.1屯力屯子技术的发展动态11.2现代开关电源领域的发展趋势32高频开关电源技术52.1高频开关屯源基本原理52.2高频开关电源的特点与应用73电源模块的负载均流技术83.1开关屯源均流的基本原理83.2常用均流方法及其原理分析94开关电源的保护技术125结论20参考文献21致谢221绪论1.1电力电子技术的发展动态当今世界能源消耗增长十分迅速。目前，在所有能源屮屯力能源约占40%,而屯力能源中有40%是经过电力电子设备的转换才到使用者手中。预计十年后，电力能源中的80%要经过电力电子设备的转换，以电力电子器件、电力变流技术、控制技术、集成技术为核心的电力电子技术在21世纪将起

2、到更大作用。电力电子技术是利用电力电子器件对电能进行控制和转换的学科。它包括电力电子器件、变流屯路和控制屯路三个部分，是屯力、屯子、控制三大屯气工程技术领域之间的交叉学科。随着科学技术的发展，电力电子技术由于和现代控制理论、材料科学、电机工程、微电子技术等许多领域密切相关，己逐步发展成为一门多学科相互渗透的综合性技术学科。在电力电子器件中，人们期待将反向导通绝缘栅双集晶体管（RC-IGBT）和反向阻断绝缘栅双集晶体管（RB-IGBT）等新型功能器件，以及利用碳化硅（SiC）、碑化镣（GaAs）之类新材料开发的复合器件不断实用化；同时开发新型电力电子器件IGCT（集成门极换向型晶闸管）、IEG

3、T（集成发射式门极晶闸管）、光控IGBT及超导功率器件等。对半导体电力变流技术，开发了级联控制型和矩阵变换电路型等新型变频器，并着手实用化。而在控制技术中，对电动机无传感器控制技术的改进，以及控制参数自整定技术的开发正稳步发展；并将利用未来微型网络（microgrid）的新型供电系统的实用化，和系统中很多电力电子装置之间灵活的功率控制等列为重要的技术课题。此外，对散热控制与结构，封装技术及集成技术，电力电子装置的进一步小型化和高可靠性给予了高度重视，以便不断地取得技术进步与成就叭由于电力电子器件、半导体电力变流技术、控制技术、和集成技术的进步，使电力电子装置的小型化、高效率化、高可靠性化得以

4、持续发展，高频率屯力屯子装置有利于解决能源问题和环保问题。今后在日益提高这些核心技术的同时，还应不断扩大其应用范围。一、电力变流技术现在，电动机驱动用的变频器不少采用的2电平变频器电路，因结构简单，使用的电力电子器件数目少，故其变流电路形式较为理想。但是，由于屯力屯子器件的切换操作，导致所驱动屯动机屮产生刺耳的屯磁噪咅。为降低这些噪咅，通常采用高频切换。然而，这又使开关损耗增加，影响到变换效率的下降，并需附加减小电磁噪音的滤波器。此外，对电容输入型二极管整流电路，因高次谐波的电流成分多，在需要限制高次谐波的应用场合，必须采取降低高次谐波的措施。作为解决方法之一是将二极管整流屯路改换成与变频器

5、屯路类似结构形式的屯路。要抑制由开关切换产生的高次谐波电流，还应附加LC滤波器，这样，将使装置的尺寸增加，成本提高。其他可望实用化的电力变流装置有矩阵变换器，这包括不通过直流环节的AC-AC直接变换型和带直流环节的间接变换型两种。无论哪种方式均不需要滤（平）波电容器，以实现装置的小型化和高可靠性。但是，因无平波电容器而不具备电压平稳和电力贮存的功能。当在屯源屯压干扰或瞬时停屯情况下，输入功率的波动将影响到屯动机等负荷设备。需要研究为消除这一影响的控制算法。为使电力电子设备进一步小型化，期望的电力变流装置是能对无源元件的电抗器和电容器实现小型化，甚至可省略。并期望高频切换的矩阵变换器早R实用化

6、叫二、控制技术关于电动机控制方面，感应电动机、同步屯动机基本上采用了高速动态响应、高精度的矢量控制技术。随着市场需求的不断提高，今后应继续向无速度传感器、控制参数自整定等高功能方向发展。无速度传感器矢量控制变频器既具有矢量控制高性能的优点，又具有通用变频器没有速度传感器的长处。无速度传感器控制系统获得速度信号的方法是用直接计算、参数识别、状态估计、间接测量等手段，根据屯机定子较易测量的定子屯压、屯流计算出与速度有关的量，从而得到转子速度，并将其用于速度反馈系统中。变频调速系统中自整定技术的应用日益广泛。它可以按照速度和负荷的变化，自动调整控制系统的参数，使得系统具有快速的动态响应。自整定技术

7、分为离线式和在线式两种。离线式的缺点是不能实时修改系数参数；在线式自整定则可实时修改控制器的参数，因而可获得最佳控制性能。电动机和发电机之类的电气设备，容易导出电气等值冋路模型，故易于适用控制理论。与此相应，像蓄电池或燃料电池那样的将化学能转换为电能的设备，照明灯具或激光之类将电能转换为光能的设备，则难于推导出电气等值回路模型。因此，按照电力变流装置，最佳控制这些设备而推导出等值电路模型是一个重要研究课题。今