基于移相控制大功率并联软开关电源研究

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1、第44卷第l期电力电子技术V0J．44．No．12010年1月PowerElectronicsJanuary，2010基于移相控制的大功率并联软开关电源的研究石新春，林志光，付超(华北电力大学，河北保定071003)摘要：采用AVR单片机实现了大功率并联软开关电源的数字化控制，并设计了主电路系统，研究了移相全桥变换器的工作原理。电源采用模块并联技术和主从控制方式，构成了N+I冗余结构，并研制了一台180kW的样机。实验结果表明，该电源系统控制效果良好，具有很强的灵活性和可靠性。关键词：电源；变换器；数字控制；并联软开关；移相控制；冗余中图分

2、类号：TN86文献标识码：A文章编号：1000一lOOX(2010)01—0052—03StudyonHigh-powerSoft-switchingParallelPowerSupplyBasedonPhase．shiftedControlSHIXin—chun，LINZhi—guang，FUChao(NorthChinaElectricPowerUniversity，Baoding071003，China)Abstract：Aphase—shiftedcontrolofhigh—powersoft·switchingparallelpo

3、wersupplyisrealizedwithAVR，andthesystemmaincircuitisdesignedandtheprincipleofthephase—shiftedfullbridgeconve~erisinvestigated．Thepowersourceusesmaster．slavecontrolmodeandmoduleparalleltechnology．ThisdesignstylemakesiteasytorealizeN+Iredundancystructure．anda180kWprototypeis

4、developed．Theexperimentalresultsshowthatthepowersupplyhasgoodcontrolper—formace，strongflexibilityandreliability．Keyw0rds：powersupply；converter；digitalcontrol；parallelsoft—switching；IJhase—shiftedcontrol；redundancy1引言侧电流大幅度波动。控制策略采用主从控制方式，以随着现代化社会的发展，大功率开关电源的应电流作为内环、功率为外环的双

5、闭环PI调节控制。用越来越广泛。在单晶硅行业里，单台大功率开关电u广1．一一(，o源作为一种新的单晶硅直流加热电源得到了成功应用．它与相控整流电源相比，在效率、体积、重量、输I出纹波等方面均表现出明显优势。但单台大功率开系统蕈瓶圃单I丰控电路关电源在设计和制造中存在较大困难Ⅲ，且成本不合-⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一1{2#功琦夏模块算．可靠性和稳定性难以保障，不利于长远发展。．．．．—．．．．．．．．．．．．．．．．—．．．．．⋯⋯．．．．⋯⋯．．针对单台大功率开关电源的不足，采用移相全3枢率模块桥ZVS控制技术和主从控制方式，设计并研制了一

6、台输出电压从0～60V、电流从0～3-3kA连续可调，图l系统结构框图额定功率为180kW的大功率并联软开关电源。电3功率单元拓扑结构及原理源采用N+I并联备份【1_，可获得冗余功率，使其在功率单元主电路包括滤波电容C、放电电阻R、部分失效时仍可以提供100％负载功率，并可在不H桥逆变器、隔直电容Ch高频变压器、次级整流二间断系统输电情况下，对失效的模块进行热更换，具极管VD(=1，2，3，4)和输出滤波电感L等。图2有可靠性高，效率高，设计灵活，单个模块电流应力示出其拓扑结构。小．维护和实现冗余方便等优点。2系统总体结构图l示出大功率并联

7、软开关电源的系统结构框图该系统主要由三相不控整流、直流滤波电感、功率单元模块、输出滤波电容、主控制电路及单元控制电路组成。，J主要用于抑制滤波设备电容器lCb：上电瞬间的冲击电流，避免开关管通断时引起直流图2功率单元拓扑结构VS，VS组成逆变器的超前桥臂，VS3，VS组成定稿日期：2009—06—26作者简介：石新春(1950一)，男，河北石家庄人，教授，研究方滞后桥臂。用于平衡变压器伏秒值，防止变压器向为电力电子技术、高频感应加热、电机控制等。偏磁。高频变压器采用铁氧体铁心材料，结构紧凑，52基于移相控制的大功率并联软开关电源的研究具有漏

8、感fJ小，工作温度低，损耗小等特点，有利于变换电路转换成电压信号，作为各功率单元控制电并联软开关电源安全稳定运行。路的指令电流。以ATmega16为核心的单元控制电图3示出变换器