[發明專利]一種基于移相全橋軟開關和同步整流的高頻氧化電源模組

在審

• 申請號: 201811537591.0
• 申請日: 2018-12-15
• 公開（公告）號: CN109586597A
• 公開（公告）日: 2019-04-05
• 發明（設計）人: 曾敏;李錦釗;葉秋金;鄧嘉威
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H02M7/217
• 分類號: H02M7/217;H02M3/335
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍;江裕強

本發明涉及一種基于移相全橋軟開關和同步整流的高頻氧化電源模組，包括控制電路和主電路，控制電路包括控制系統、驅動系統、保護電路和反饋采樣電路，主電路包括包括三相整流濾波電路、移相全橋逆變電路、高頻變壓器和次級同步整流電路；保護電路和反饋采樣電路均與控制系統相連，控制系統與驅動系統連接，驅動系統與移相全橋逆變電路、次級同步整流電路連接，主電路分別與保護電路、反饋采樣電路的各傳感器及反饋信號采樣調理電路的輸入端相連。通過綜合應用移相全橋軟開關和同步整流技術等，降低功率開關管損耗以及在低壓大電流輸出場合的整流損耗，提高氧化電源的工作效率和輸出功率，單模塊輸出功率可達40kW，同時，提高電源輸出的可控性和穩定性。

技術領域

本發明涉及開關電源領域，尤其是一種基于移相全橋軟開關和同步整流的高頻氧化電源模組。

背景技術

為實現高頻氧化電源低電壓大電流的輸出功能，目前普遍使用的電源以可控硅為核心器件，但需配合體積較大的變壓器和整流濾波設備，這導致可控硅整流電源體積重量較大、輸入功率因數低、污染電網環境的缺點。即使開關電源的出現一定程度地改善了上述缺點，但在實際應用中也存在開關頻率相對較低、效率低、可靠性不足的情況；全橋逆變器開關管和次級整流管如果未能實現相互配合開通與關斷，電源容易出現較大的損耗，甚至導致電路硬件的永久性破壞。

發明內容

本發明為了解決氧化電源功耗較大、效率低和可靠性不足的缺點，提供了一種基于移相全橋軟開關和同步整流的高頻氧化電源模組，最大程度地降低電能損耗，提高氧化電源輸出的穩定性和可控性。

本發明提供的一種基于移相全橋軟開關和同步整流的高頻氧化電源模組，包括控制電路和主電路，控制電路包括控制系統、驅動系統、保護電路和反饋采樣電路，主電路包括三相整流濾波電路、移相全橋逆變電路、高頻變壓器和次級同步整流電路；保護電路和反饋采樣輸出端均與控制系統輸入端相連，控制系統輸出端連接驅動系統，驅動系統輸出端分別與主電路的移相全橋逆變電路、次級同步整流電路相連，主電路與保護電路輸入端相連，主電路輸出端分別與反饋采樣電路的各傳感器及其采樣調理電路的輸入端相連。

進一步的，所述控制系統包括單片機、移相PWM（Pulse Width Modulation，脈沖寬度調制）信號芯片和和數字模擬轉換器；單片機通過數字模擬轉換器與移相PWM信號芯片連接；單片機內部的PI調節器完成數字PID（Proportional Integral Differential, 比例積分微分）計算后，通過DAC（Digital to analog converter，數字模擬轉換器）輸出電壓到移相PWM信號芯片使其產生相應的PWM信號，實現移相角的調節；所述單片機與CAN總線接口相連。

進一步的，所述移相全橋逆變電路包括超前橋臂和滯后橋臂，即IGBT模塊；其中超前橋臂包括第一IGBT開關管和第二IGBT開關管，滯后橋臂包括第三IGBT開關管、第四IGBT開關管，四個開關管均反向并聯一個二極管和并聯一個諧振電容。

進一步的，所述次級同步整流電路包括上下兩支次級整流回路的MOSFET整流管、電感和電容。上下兩支次級整流回路即MOSFET模塊的MOSFET整流管采用共源接法。在次級同步整流電路輸出端接入由電感電容組成的輸出濾波電路，其中，將磁環套在電源模組主電路輸出端構成輸出濾波電感。