220V/10A电力整流模块的研制

摘要

设计一种220V/10A电力整流电源以适应市场竞争的需求，它采用全桥零电压零电流变换电路实现高效率，采用内置CPU电路实现智能化控制，采用无源功率因数校正技术减少对电网的谐波污染。 论文介绍了220V/10A电力整流电源的结构、原理及设计过程等。整个电源由输入电路、DC/DC变换器、输出滤波电路、内置CPU电路、均流电路等部分组成。DC/DC变换器主电路利用全桥拓扑、移相控制策略，超前桥臂选用MOSFET，滞后桥臂选用IGBT，超前桥臂在1/10额定负载以上，任意输入电压范围内实现开关管的零电压开关；滞后桥臂在任意负载和输入电压范围内都能实现开关管的零电流开关。分析了该电路的原理和参数设计。分析了MOSFET和IGBT在静态和动态条件下的并联工作特性。 内置CPU通过数字电位器给定整流模块的输出电压基准和输出限流基准；可以控制整流模块开关机；可以测量整流模块的输出电压和电流并利用数码管显示；可以根据故障总线的信号上报故障。通信采用RS485接口，与电源系统的主监控单元组成一主多从的总线通信方式。 本文中的220V/10A电力整流电源具有多种保护措施，如过压、限流、过流、过温等。各个模块之间以民主均流方式并联，使电源系统扩容方便，实现N+1冗余。本文中的220V/10A电力整流电源通过了电科院型式试验，目前已投入市场，其体积和重量优于爱默生同类产品，额定输入条件下满载效率高达94.5％，成本低，具备较强的市场竞争力。

目录

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第一章绪论

1.1电力整流模块技术现状和发展趋势

1.1.1电力整流模块技术现状

1.1.2电力整流模块的发展趋势

1.2产品设计依据

1.3产品设计方案选择

1.3.1 PWM全桥变换器的工作原理及控制方法

1.3.2全桥变换器的软开关

1.4 220V／10A开关整流模块的整体结构

第二章移相全桥零电压零电流变换器

2.1移相全桥零电压零电流变换器工作原理

2.2移相全桥零电压零电流变换器的主电路设计

2.3原边电流波形前沿尖峰的暂态分析

2.4主变压器原边漏感的设计

2.5主电路开关管并联分析

2.5.1 IGBT或MOSFET并联的静态工作特性

2.5.2 IGBT或MOSFET并联的动态工作特性

2.5.3功率管并联的冗余

第三章220V／10A电力整流模块的设计

3.1主电路参数设计

3.1.1半导体开关器件的选择

3.1.2主变压器的设计

3.1.3整流二极管的选择

3.1.4输出滤波电感的设计

3.1.5输出滤波电容的设计

3.1.6阻断电容设计

3.1.7滞后桥臂阻断二极管的设计

3.2内置单片机电路设计

3.2.1单片机电路在整流模块中实现的功能

3.2.2程序流程

3.2.3内置CPU电路设计中采取的抗干扰措施

第四章实验结果

4.1主要电路波形

4.2整机效率测试结果

第五章小结及进一步工作

5.1小结

5.2尚需进一步完成的工作

参考文献

发表论文和科研情况说明

致 谢