基于PWM技术的220V/20A高频开关电源的开发

摘要

发电厂、变电所中,控制部分和保护部分需要安全可靠的供电电源,由蓄电池组构成的高频开关直流电源因其高可靠性成为电力操作电源系统中的重要组成部分.该文分析了国内外高频开关电源的发展和现状,研究了高频开关电源的基本原理以及高频开关电源在电力直流操作电源系中的应用,设计出一种实用于电力系统的高频开关电源,以替代传统的相控电源.该系统以IGBT作为功率开关器件,构成全桥开关变换器,整个电源由输入电路、功率因数校正器、主逆变器、输出滤波电路、辅助电源、均流电路等部分组成.系统主电路逆变部分采用了脉宽调制技术(PWM),PWM信号由集成控制器UC3825产生,从输出端实时采样电压、电流反馈信号,以控制输出电压和电流的变化.IGBT驱动电路采用单独的集成驱动器M57962L控制器进行驱动.控制电路和主电路之间通过变压器和光电耦合器进行隔离,提高了系统的可靠性和安全性.该文设计的开关整流模块还具有多种保护措施,如过压、过流、超温等.针对不同的情况分别采取软启动、封锁输出脉冲等不同方式,使得系统的可靠性更高.各个模块之间通过UC3902实现主从方式负载均流,从而可以方便地实现系统扩容,同时也增加了系统的冗余度.由于模块工作于高频开关状态,系统具有体积小、重量轻、可靠性高、负载分担容易等一系列优点.

目录

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第一章绪论

1.1研究背景

1.2开关电源技术的研究现状与问题

1.3本文的工作

第二章高频开关电源的工作原理

2.1高频开关变换器的基本原理

2.1.1 DC-DC硬开关变换器的基本手段

2.1.2 DC-DC硬开关变换器的分类

2.2全桥DC-DC变换器的工作原理、控制策略以及分析方法

2.2.1全桥DC-DC变换器的工作原理

2.2.2全桥DC-DC变换器的控制策略

2.2.3全桥DC-DC变换器的分析方法

第三章220V/20A高频开关电源电路设计

3.1 220V/20A直流操作电源模块的总体结构与设计要求

3.2主电路输入级电路设计

3.2.1输入级滤波电路设计

3.2.2输入级整流电路设计

3.2.3软启动电路

3.3高频逆变电路设计

3.3.1 PWM发生电路设计

3.4 IGBT驱动电路设计

3.4.1 IGBT模块介绍

3.4.2 M57962L驱动芯片介绍

3.4.3 M57962L工作原理

3.4.4 M57962L驱动芯片外围电路设计与调试

3.5高频变压器的设计

3.5.1概述

3.5.2高频变压器的设计方法

3.5.3变压器的设计步骤

3.6主电路输出级设计

3.7系统反馈电路设计

3.7.1电压PI调节电路

3.7.2电流PI调节电路

3.8高频开关电源系统保护电路的设计

3.8.1过流保护

3.8.2过欠压保护

3.8.3其他故障信号的处理

第四章系统实现与实验结果分析

4.1辅助电源的设计

4.1.1电流型PWM控制芯片UC3844介绍

4.1.2 UC3844控制的双管正激变换器设计

4.1.3辅助电源高频变压器的设计

4.1.4开关管的选择

4.1.5辅助电源调试结果

4.2均流电路设计

4.2.1开关电源均流系统常用的均流方法

4.2.2均流芯片UC3902介绍及其外围电路设计

4.3电路制作与调试环境

4.3.1印刷电路板的制作

4.3.2调试环境

4.4试验波形与分析

第五章结论

5.1成果与结论

5.2进一步工作设想

致谢

参考文献