基于移相控制的大功率并聯(lián)軟開關(guān)電源的研究

摘要：采用AVR單片機(jī)實(shí)現(xiàn)了大功率并聯(lián)軟開關(guān)電源的數(shù)字化控制，并設(shè)計(jì)了主電路系統(tǒng)，研究了移相全橋變換器的工作原理。電源采用模塊并聯(lián)技術(shù)和主從控制方式，構(gòu)成了N+1冗余結(jié)構(gòu)，并研制了一臺180 kW的樣機(jī)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該電源系統(tǒng)控制效果良好，具有很強(qiáng)的靈活性和可靠性。

1 引言

隨著現(xiàn)代化社會的發(fā)展，大功率開關(guān)電源的應(yīng)用越來越廣泛。在單晶硅行業(yè)里，單臺大功率開關(guān)電源作為一種新的單晶硅直流加熱電源得到了成功應(yīng)用，它與相控整流電源相比。在效率、體積、重量、輸出紋波等方面均表現(xiàn)出明顯優(yōu)勢。但單臺大功率開關(guān)電源在設(shè)計(jì)和制造中存在較大困難，且成本不合算，可靠性和穩(wěn)定性難以保障，不利于長遠(yuǎn)發(fā)展。

針對單臺大功率開關(guān)電源的不足，采用移相全橋ZVS控制技術(shù)和主從控制方式，設(shè)計(jì)并研制了一臺輸出電壓從O一60 V、電流從0~3.3 kA連續(xù)可調(diào)，額定功率為180 kW的大功率并聯(lián)軟開關(guān)電源。電源采用N+1并聯(lián)備份。可獲得冗余功率。使其在部分失效時仍可以提供100%負(fù)載功率，并可在不間斷系統(tǒng)輸電情況下，對失效的模塊進(jìn)行熱更換。具有可靠性高，效率高。設(shè)計(jì)靈活，單個模塊電流應(yīng)力小。維護(hù)和實(shí)現(xiàn)冗余方便等優(yōu)點(diǎn)。

2系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

圖1示出大功率并聯(lián)軟開關(guān)電源的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。該系統(tǒng)主要由三相不控整流、直流濾波電感Ld、功率單元模塊、輸出濾波電容C0、主控制電路及單元控制電路組成。Ld主要用于抑制濾波設(shè)備電容器上電瞬間的沖擊電流。避免開關(guān)管通斷時引起直流側(cè)電流大幅度波動。控制策略采用主從控制方式，以電流作為內(nèi)環(huán)、功率為外環(huán)的雙閉環(huán)PI調(diào)節(jié)控制。

圖1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

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