前語(yǔ)

高頻電源模塊在二十世紀(jì)八十年代進(jìn)入中國(guó)后，因?yàn)槠渚哂畜w積小、重量輕、功率高、噪音低等長(zhǎng)處，很多地進(jìn)入中國(guó)郵電通訊。電力部門及其它范疇，其發(fā)展迅速，市場(chǎng)潛力無(wú)窮，替代了很多傳統(tǒng)的中小功率可控硅整流電源。而在傳統(tǒng)的工礦企業(yè)，如電解電鍍。電化。電火花。電池充電。水處理。熱處理。焊接。鍛煉等許多范疇，現(xiàn)在還在很多運(yùn)用傳統(tǒng)的可控硅整流電源，不符合國(guó)家環(huán)保節(jié)能的方針。現(xiàn)在市場(chǎng)上的單臺(tái)高頻電源模塊功率遭到器件的約束及其它要素的約束，難以在大功率(50KW以上)場(chǎng)合實(shí)用需求。為了把功率做大，簡(jiǎn)略的方法即是把很多單臺(tái)高頻電源模塊，將其輸出簡(jiǎn)略并聯(lián)，構(gòu)成擴(kuò)流輸出。但這種方法有一個(gè)局限性，那即是并聯(lián)后的體系只能是穩(wěn)流輸出，而不能適應(yīng)穩(wěn)壓輸出的使用場(chǎng)合。這篇文章規(guī)劃思維即是在上述簡(jiǎn)略并聯(lián)后的基礎(chǔ)上，再獨(dú)自規(guī)劃一個(gè)輸出電壓負(fù)反應(yīng)體系，使用電壓反應(yīng)體系的輸出來(lái)操控各臺(tái)高頻電源模塊，構(gòu)成雙閉環(huán)反應(yīng)，然后到達(dá)并聯(lián)體系的穩(wěn)壓輸出。因?yàn)閱闻_(tái)高頻電源模塊的作業(yè)原理盡人皆知，故以下側(cè)重從自動(dòng)操控體系原理方面介紹并聯(lián)體系的作業(yè)原理。

體系操控原理

并聯(lián)體系的自動(dòng)操控原理，在自動(dòng)操控電機(jī)直流調(diào)速體系中，有一種轉(zhuǎn)速。電流雙閉環(huán)反應(yīng)體系，又稱串級(jí)體系。

外環(huán)是轉(zhuǎn)速反應(yīng)，內(nèi)環(huán)是電流反應(yīng)。任何體系表里擾動(dòng)或電網(wǎng)電流改變構(gòu)成的轉(zhuǎn)速改變，都能經(jīng)過外環(huán)或內(nèi)環(huán)的反應(yīng)體系調(diào)理，到達(dá)安穩(wěn)的轉(zhuǎn)速輸出。這篇文章恰是基于此規(guī)劃思維，規(guī)劃了的高頻電源模塊雙閉環(huán)反應(yīng)并聯(lián)自動(dòng)操控體系。圖中各臺(tái)高頻電源模塊本身即是能夠獨(dú)立作業(yè)的，且內(nèi)部構(gòu)成電壓或電流負(fù)反應(yīng)體系。并聯(lián)體系電壓反應(yīng)歸于外環(huán)，內(nèi)環(huán)由高頻電源模塊內(nèi)部構(gòu)成。這種并聯(lián)體系之所以簡(jiǎn)略，即是在單臺(tái)獨(dú)立作業(yè)的電源基礎(chǔ)上，把輸出端簡(jiǎn)略并聯(lián)在一起。而輸入端的給定 由外環(huán)一致加到各臺(tái)獨(dú)立的高頻電源模塊。虛線框內(nèi)1#、2#、……、N#為各臺(tái)高頻電源模塊，其內(nèi)部自動(dòng)操控原理圖簡(jiǎn)化為一階體系份額積分環(huán)節(jié)，所以各臺(tái)高頻電源模塊的穩(wěn)流或穩(wěn)壓精度很高。圖中它們作業(yè)在穩(wěn)流狀態(tài)下。

體系作業(yè)規(guī)劃原理

單臺(tái)高頻電源模塊的技術(shù)目標(biāo)：

輸入電壓：380V、50HZ

輸出電壓：DC 18V

輸出電流：DC 800A

限流值：850A

限壓值：18.5V

維護(hù)：過流維護(hù)、熱維護(hù)、過壓維護(hù)、欠壓維護(hù)

改換功率：>80%

整機(jī)電路可分為改換主回路和操控電路兩大有些。交流380V電壓經(jīng)輸入電源濾波器。輸入直流整流濾波得到550V擺布的直流電壓，供應(yīng)脈寬調(diào)制器，它有兩組IGBT模塊。高頻變壓器及輸出整流濾波構(gòu)成。

由PWM操控電路供給交變脈沖經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路來(lái)操控IGBT模塊的通斷，將直流電壓改換成交變的20KHZ脈沖電壓，經(jīng)高頻變壓器阻隔改換成所需的電壓，再經(jīng)輸出整流二極管全波整流，得到均勻幅值為18V的直流電壓。

操控電路由PWM操控電路。驅(qū)動(dòng)電路。反應(yīng)取樣電路。限流限壓電路及輔助電源構(gòu)成。

PWM 操控電路輸出兩路互相相位差180度，并有必定死區(qū)的脈沖，經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路擴(kuò)大，操控主回路IGBT模塊的通斷。為了得到安穩(wěn)的輸出電壓或電流，對(duì)輸出電壓或 電流進(jìn)行采樣。反應(yīng)，與基準(zhǔn)值對(duì)比。擴(kuò)大，操控PWM電路的脈沖寬度，調(diào)整IGBT的占空比來(lái)完成穩(wěn)壓或穩(wěn)流。同時(shí)經(jīng)過軟啟動(dòng)。過流過壓維護(hù)。短路維護(hù)及限壓限流電路對(duì)電源本身施行維護(hù)措施。

單臺(tái)高頻電源模塊構(gòu)成一個(gè)電流負(fù)反應(yīng)操控體系，簡(jiǎn)稱內(nèi)環(huán)。

選用了PI調(diào)理器的單閉環(huán)電流負(fù)反應(yīng)操控體系，既確保了動(dòng)態(tài)安穩(wěn)性，又能做到無(wú)靜差，極好地處理了動(dòng)。靜態(tài)的對(duì)立。其調(diào)理原理：在電流給定值不變的情況下，當(dāng)負(fù)載改變或電源內(nèi)部因素構(gòu)成了電源輸出電流改變時(shí)，自動(dòng)操控調(diào)理進(jìn)程為：經(jīng)過以上的調(diào)理進(jìn)程，能夠確保單臺(tái)高頻電源模塊輸出安穩(wěn)的電流。這么，把各個(gè)獨(dú)自作業(yè)的高頻電源模塊輸出并聯(lián)在一起，且作業(yè)在穩(wěn)流狀態(tài)下，承受同一的電流給定值，就可確保各臺(tái)高頻電源模塊輸出相同巨細(xì)的電流。然后完成并聯(lián)體系的擴(kuò)流輸出。為了進(jìn)步體系的全體可靠性，還可依據(jù)體系的請(qǐng)求，添加N+1冗于規(guī)劃。這種簡(jiǎn)略的組合在一起，當(dāng)某臺(tái)高頻電源模塊呈現(xiàn)毛病，可立即把其關(guān)電退出運(yùn)轉(zhuǎn)并斷開輸出銜接，把備份的高頻電源模塊通電投入運(yùn)轉(zhuǎn)即可。然后把處理毛病的時(shí)刻削減到最小。

體系自動(dòng)操控原理

雙閉環(huán)并聯(lián)體系自動(dòng)操控原理，在高頻電源模塊體系外添加了一個(gè)份額積分調(diào)理器，用來(lái)調(diào)理并聯(lián)體系的電壓。

把并聯(lián)體系的輸出電壓反應(yīng)和并聯(lián)體系給定值進(jìn)行對(duì)比，其差值經(jīng)信號(hào)擴(kuò)大，作為高頻電源模塊體系電流給定值，而高頻電源模塊體系依據(jù)不斷改變的電流給定值來(lái)調(diào)理本身的輸出電壓，以此確保本身的輸出電流依據(jù)給定值改變而改變。然后也確保了并聯(lián)體系輸出電壓安穩(wěn)。從閉環(huán)反應(yīng)的結(jié)構(gòu)上看，電流調(diào)理環(huán)在高頻電源模塊體系內(nèi)部是內(nèi)環(huán)，電壓調(diào)理環(huán)在外面稱為外環(huán)。二者之間實(shí)施串級(jí)銜接，即以電壓調(diào)理器的輸出作為電流調(diào)理器的輸入，再用電流調(diào)理器的輸出作為并聯(lián)體系輸出電壓的操控，那么兩種調(diào)理器效果就能互相配合，相得益彰了。這就構(gòu)成電壓。電流雙閉環(huán)反應(yīng)操控體系。為了獲得杰出的靜。動(dòng)態(tài)功能，兩個(gè)調(diào)理器通常都選用 PI調(diào)理器

當(dāng)因?yàn)樨?fù)載擾動(dòng)，構(gòu)成了并聯(lián)體系電壓輸出改變，則體系自動(dòng)操控調(diào)理進(jìn)程為：

上述電壓調(diào)理進(jìn)程能夠確保并聯(lián)體系在穩(wěn)壓作業(yè)狀態(tài)下，輸出電壓安穩(wěn)。若體系要作業(yè)在穩(wěn)流狀態(tài)下，只需經(jīng)過體系內(nèi)部的選擇開關(guān)，把外環(huán)電壓反應(yīng)單元封閉，直接把電壓給定信號(hào)加到各臺(tái)高頻電源模塊，因?yàn)楦髋_(tái)高頻電源模塊本身作業(yè)在穩(wěn)流狀態(tài)下，然后能夠確保并聯(lián)體系的每臺(tái)高頻電源模塊輸出平等巨細(xì)電流。

從動(dòng)態(tài)安穩(wěn)性上看，在規(guī)劃進(jìn)程 中，先把單臺(tái)高頻電源模塊規(guī)劃調(diào)整好，使之能安穩(wěn)的輸出額定電流。然后把各臺(tái)并聯(lián)銜接在一起，加上電壓反應(yīng)外環(huán)，再按體系規(guī)劃請(qǐng)求并調(diào)整外環(huán)，使體系輸出電壓保持安穩(wěn)。需求留意的是：內(nèi)環(huán)依據(jù)其規(guī)劃目標(biāo)要逐個(gè)敞開和外環(huán)連調(diào)，等一切的內(nèi)環(huán)調(diào)整好后，再把一切內(nèi)環(huán)敞開，與外環(huán)一起調(diào)理體系的輸出電壓和電流。

試驗(yàn)與定論

使用以上原理，制作了一臺(tái)組合式并聯(lián)的72KW高頻電源模塊79868.cn.詳細(xì)參數(shù)為：AC380V±10%，穩(wěn)壓輸出18VDC，限流電流4100ADC；穩(wěn)流輸出4000ADC，限壓電壓18.5VDC。該并聯(lián)體系由五臺(tái)獨(dú)自的高頻電源模塊并聯(lián)組合，每臺(tái)高頻電源模塊都輸出平等的800A/18V。體系在穩(wěn)壓作業(yè)時(shí)，即便輸出短路也能限流在4100A安穩(wěn)作業(yè)，穩(wěn)流作業(yè)時(shí)，輸出端開路能完成限壓而安穩(wěn)作業(yè)。了解更多電源模塊信息請(qǐng)點(diǎn)http://79868.cn/news/industry.html

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