[發明專利]一種模塊化大功率高頻開關電源

在審

• 申請號: 201710148436.9
• 申請日: 2017-03-14
• 公開（公告）號: CN106787855A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 胡山;李猛;陳志亮
• 申請（專利權）人: 天津職業技術師范大學
• 主分類號: H02M7/217
• 分類號: H02M7/217;H02M3/335
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明專利屬于電力電子技術中低電壓高電流的大功率高頻開關電源領域，將DSP (Digital Signal Processing數字信號處理)作為控制核心，控制整個電路的大功率高頻開關電源。

背景技術

現有國內外的大功率電源主要分為兩類：(1)工頻整流式電源，(2)開關電源。

工頻整流式電源：體積大、笨重、能耗高，由于大多采用雙反星可控硅全橋移相整流拓撲結構，諧波含量高，會對電網造成較大的電磁干擾，功率因數也相對較低。

開關電源：功率密度高，動態性能好，適應性強，有利于實現工藝過程自動化和智能化控制等顯著的優點。

目前少數高頻開關型電源主要限于小功率容量級別(2000A以下) ，而國外同類設備價格過于昂貴。因此，大功率開關電源具有廣泛的應用前景，是當前國內外研究、開發、應用的主流和方向。

發明內容

本發明專利所要解決的技術問題是，研制一種大功率高頻開關電源，輸入電壓為三相380V，負載電流根據工藝及電鍍池的不同通常在5000A-12000A之間，電壓會在24V-48V之間變化。采用模塊化結構來實現可維護性、可替換性及生產統一性。

本發明專利所采用的技術方案是：一種模塊化大功率高頻開關電源，其特征在于包括三相交流EMI濾波器(1) 、整流濾波電路(2)、高壓直流母線（中間環節）(3)、開關變換器模塊(4)、電壓及電流檢測單元(5) 、輸出直流母線(6) 、柜內總線(7) 、總控單元(8)，其中總控單元(8)還通過柜外現場總線接口（PROFIBUS）(9)與外部設備進行相連。

所述的三相交流EMI濾波器(1) 由串聯電抗器和并聯電容器組成的低通濾波電路組成。

所述的整流濾波電路(2) 向高壓直流母線（中間環節）(3)提供DC500V左右的供電。。

所述的高壓直流母線（中間環節）(3)和輸出直流母線(6)用于并聯不等數量的標準開關變換器模塊即可實現不同的功率需求，以滿足不同的現場工藝。

所述的開關變換器模塊(4) 為標準化的1000A/48V（48KW）容量。

所述的電壓及電流檢測單元(5)用于檢測輸出直流母線(6)上的電壓、電流同時可以使總控單元(8)對所測數值進行實時監控。

所述的輸出直流母線(6)用于與負載進行連接。

所述的柜內總線(7)用于開關變換器模塊(4)與總控單元(8)進行數據傳輸。

所述的全數字控制板核心總控單元(8)采用了DSP產品，用于對系統的控制。

附圖說明

圖1是本發明專利一種模塊化大功率高頻開關電源的系統框圖。

圖2是本發明專利一種模塊化大功率高頻開關電源的獨立交換器的原理圖。

圖3是本發明專利一種模塊化大功率高頻開關電源的總控單元(8)的 DSP功能原理圖。

圖4是本發明專利一種模塊化大功率高頻開關電源采用ZVZCS技術的全橋變換器電路原理圖。

附圖標記：圖1大功率高頻開關電源的系統框圖；圖2獨立交換器的原理圖；圖3 DSP功能原理圖；圖4全橋變換器電路原理圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實例對本發明專利作進一步說明。

本一種模塊化大功率高頻開關電源主要用于低電壓高電流的大功率高頻開關電源領域。

如圖1所示，一種模塊化大功率高頻開關電源，其特征在于包括三相交流EMI濾波器(1) 、整流濾波電路(2)、高壓直流母線（中間環節）(3)、開關變換器模塊(4)、電壓及電流檢測單元(5) 、輸出直流母線(6) 、柜內總線(7) 、總控單元(8)，其中總控單元(8)還通過柜外現場總線接口（PROFIBUS）(9)與外部設備進行相連。

如圖2所示, 所述的開關變換器模塊(4) ，通過DC/AC環節經高頻脈沖變壓器（磁芯采用超微晶材料）最終整流輸出為直流。DC/AC環節采用了IGBT產品，兩只模塊組成全橋拓撲結構。驅動器包含了最佳并安全驅動相關IGBT模塊需要的所有元件：為了使開關損耗最小化的最小的門極電阻，門極鉗位，有效鉗位二極管（關斷時的過壓保護），Vce監控（短路保護），以及輸入電氣連接器。甚至，還包含了設置關斷跳閘電位，響應時間和兩個通道之間死區時間的相關設置功能。

如圖3所示, 所述的總控單元(8) DSP功能原理圖。