微弧氧化用全桥软开关直流电源的研制

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近年来微弧氧化工艺以其突出的优点得到快速的发展,此项技术对为其提供能量的电源也提出了越来越高的要求.伴随着它对电源功率级别要求的逐渐提升,适合于中、大功率场合的DC/DC全桥变换器得到普遍的应用,因此研究实现其专用直流电源的软开关技术具有十分重要意义.该文设计了适合微弧氧化工艺处理的移相式零电压零电流(ZVZCS)全桥变换器拓扑.超前臂功率开关采用MOSFET,借助变压器漏感和输出滤波电感储能实现ZVS,软开关的实现范围受负载电流的影响很小.滞后臂开关采用IGBT,借助阻断电容和变压器漏感实现ZCS,其不受输入电压波动和负载变化的影响,且零电流方式的实现比较适合于采用IGBT作为主功率开关,为以后此类变换器的功率和电压提升,降低成本开辟了空间.滞后臂二极管的串入起到了饱和电感的作用,但是与之相比更容易解决散热问题,可以提高变换器的功率定额,同时起到承受IGBT反压的保护作用.选择在一次侧实现电流复位,与在二次侧实现相比,电路结构更简单,阻断电容为滞后臂提供ZCS条件的同时,又解决了全桥变换器主变压器容易发生的偏磁问题,节约了器件,提高了变换器的可靠性.在二次侧设计的无源箝位网络,无须复杂的驱动和控制,就可以解决变换器高压输出带来的整流管寄生振荡和电压过冲.采用峰值电流型控制提高了变换器动态性能和稳定调节性.为了解决基本的电流型控制自身存在的控制精度不高和抗高频干扰能力不强等问题,控制环路设计了校正调节和电路补偿环节,增加了稳定余量,提高了稳定性能.详细分析了变换器一个周期中稳态运行的各个模态,结合PSPICE仿真,对变换器的控制系统和主电路做出了优化设计,研制的1.2KVA变换器运行结果验证了设计思想和方法的正确性.
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