宽范围输出直流开关电源的研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:blueblood008
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随着对半导体功率器件及拓扑电路的深入研究,目前对宽范围可调开关电源的研制日益成熟,但对于许多应用背景下要求的低压起调、高压输出及负载宽范围变化的开关电源的研制却未见论述。本文就水平井测井用牵引机器人所需的驱动电源,基于移相软开关技术进行了如何实现宽范围调节及高电压输出的全桥变换器的研究。  文中详细分析了移相控制零电压全桥脉宽调制直-直变换器的工作过程,同时分析了其零电压开关条件、副边占空比丢失以及整流二极管的换流情况。讨论了功率管不平衡问题,并提出采用阻断电容来解决的办法,二次侧采用全桥整流方式,设计了无源箝位网络,解决了高变比变换器高压输出带来的整流桥侧的高频振荡和电压过冲。  本文对电源的主回路、控制电路、保护电路等功能电路进行了分析设计,对主要元件进行了设计与参数计算。另外,设计了基于UC3875芯片的变换器控制电路,设计了一种简单的开关管驱动电路。该电源控制回路采用了双零点-双极点电压型控制,增加了峰值电流检测电路及各种故障检测保护电路。文中进行了整个电源系统的控制回路的设计,并基于Matlab软件仿真验证了补偿环节的幅值及相位裕量。结合OrCAD软件对设计的变换器进行了主电路仿真分析,验证了设计的正确性并进行了参数优化。在建立该拓扑结构的小信号模型的基础上,通过Matlab仿真,表明增加的补偿网络改善了其动态性能。最后利用Saber软件建立了整个电源系统的闭环仿真模型,通过仿真证明该系统具有很好的稳定性和响应速度。  通过对实际研制的2kW、输出为10~1000VDC的电源系统的实验调试及分析,验证了设计思想和方法的正确性,性能良好,满足了牵引机器人驱动的实际应用要求。
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