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第 22 卷第 1 期电工电能新技术 Vol. 22 , No. 1
2003 年 1 月 Advanced Technology of Electrical Engineering and Energy Jan. 2003
2 2 12V 5000A 大功率软开关电源的设计
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2 姜桂宾, 裴云庆, 刘海涛, 王兆安
(西安交通大学, 陕西西安 710049)
摘要: 本文介绍了一种大功率低压大电流开关电源的设计方案,该电源满载输出功率为 60kW
(5000A 12V) ,采用软开关移相全桥控制方式,实现了零电压软开关;控制电路中采用了稳压稳流自
动转换方案,实现了输出稳压稳流的自动切换,提高了输出性能;采用多个变压器串并联结构,使
并联的输出整流二极管之间实现自动均流;设计并使用了容性功率母排,减小了系统中的振荡,减
小了功率母排的发热,达到了令人满意的实验结果。
关键词: 移相 FB PWM; 软开关; 无感功率母排; 变压器
中图分类号: TM91 文献标识码: A 文章编号: 1003 3076(2003) 01 0056 05
致过高的关断电压尖峰,这对开关管极为不利,同时
1 引言
也会增大关断损耗。另一方面,还会造成严重的占
在电镀行业里,一般要求工作电源的输出电压空比丢失,引起开关器件的电流峰值增高,使得系统
较低,而电流很大。电源的功率要求也比较高,一般的性能降低。
都是几千瓦到几十千瓦。目前,如此大功率的电镀
电源一般都采用晶闸管相控整流方式。其缺点是体
积大、效率低、噪音高、功率因数低、输出纹波大、动
态响应慢、稳定性差等。
本文介绍的电镀用开关电源,输出电压从 0~
12V、电流从 0~5000A 连续可调,满载输出功率为
60kW。由于采用了 ZVT 软开关等技术,同时采用了
较好的散热结构,该电源的各项指标都满足了用户
的要求,现已小批量投入生产。
2 主电路的拓扑结构
鉴于如此大功率的输出,高频逆变部分采用以
IGBT 为功率开关器件的全桥拓扑结构,整个主电路
如图 1 所示,包括:工频三相交流电输入、二极管整
流桥、EMI 滤波器、滤波电感电容、高频全桥逆变器、
高频变压器、输出整流环节、输出 LC 滤波器等。
隔直电容 Cb 是用来平衡变压器伏秒值,防止
图 1 主电路原理图
偏磁的。考虑到效率的问题,谐振电感 L S 只利用了
Fig. 1 Schematic of the main circuit
变压器本身的漏感。因为如果该电感太大,将会导
收稿日期:2002 01 06
作者简介:姜桂宾(1975 ) ,男,山东籍,博士,主攻高性能开关电源、逆变电源及其并联技术;
王兆安(1945 ) ,男,山西籍,教授,博导,主攻电力电子技术、谐波与无功补偿、开关电源以及工业自动化技术
等。
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第 1 期姜桂宾,等: 12V 5000A 大功率软开关电源的设计 75
3 零电压软开关
高频全桥逆变器的控制方式为移相 FB ZVS 控
制方式[1] , 控制芯片采用 Unitrode 公司生产的
UC3875N[2]