鉅大LARGE | 點擊量:1367次 | 2019年12月29日
大功率電鍍高頻開關電源的設計分析
本文根據電鍍電源的工作特點,提出了選用高頻開關電源來實現的電路方案。筆者根據近年的應用實踐研究,對在實踐中比較成功的ZVSPWM軟開關方案,進行了較深入的工作分析,描述了其優缺點。
1電鍍行業對電鍍電源的技術要求
電鍍行業的重大關鍵設備是電鍍電源,其性能的優劣直接影響到電鍍產品工藝質量的好壞;同時,電鍍行業最主要的能量消耗是電源,因此高品質的電源是電鍍業節能增效的決定性因素,對電網的綠色化也有重要影響。在電氣性能方面,電鍍電源屬于低壓大電流設備,要求操作簡便、能承受輸入端的突變和輸出端短路,以及操作過程過載的沖擊。還由于電源設備工作在酸堿、潮濕等惡劣環境下,對電鍍電源的穩定性、可靠性、抗干擾性、耐腐蝕性等要求也顯得更為重要。這些,都是設計電鍍電源必須考慮的重要因素。
高頻開關電源與傳統工頻整流電源相比,具有高效節能約20%~30%、省材約80%~90%、功率密度大(輸出1A電流傳統電源需要制造材料0.5kg~1kg,而開關式電源只需要0.06kg~0.12kg),而且動態特性和控制調節特性好,制造過程占地少、加工量少等特點[1]。電鍍電源要求輸出功率大(通常輸出電流要2000A以上),電鍍行業推廣應用開關式電源對節能、節省資源都是有顯著效果的措施。
2電鍍電源的主電路結構
電鍍電源在滿足其電氣技術要求的條件下,應該盡量采用結構簡單、穩定可靠的技術方案。而高頻開關電源要獲得大功率輸出,也要從電路結構設計的各方面都要采取相應的措施,來保證大功率輸出的要求。
因此,其工作電源直接選用380V的三相交流電源。經過三相橋式整流,濾波,作為開關電源的輸入電源。由于要求輸出大功率,主回路功率變換器要采用橋式電路才能實現。因為橋式電路使得高頻變壓器只需要一個原邊繞組,通過正向、反向的電壓,得到正向、反向的磁通,變壓器鐵芯和繞組利用最佳,效率、功率密度都較高;另外,功率開關承受的最大反壓可以不超過電源電壓;利用四個反接在功率開關兩端的體二極管,無須設置能量恢復繞組,變壓器的反激能量就可以恢復利用[2]。所以功率變換器選擇橋式電路結構。
3使用軟開關變換器方案的必要性
在功率變換器使用橋式電路結構的條件下,根據開關器件的開關狀態,通常可以將開關型功率變換器分為兩大類:硬開關變換器和軟開關變換器。以PWM脈沖寬度調制變換器為例,它通過改變開關接通時間的長短,即改變脈沖占空比來實現對輸出電壓和輸出電流的調整,PWM開關技術以其電路簡單,控制方便而獲得了廣泛的應用。
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