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摘要：伴随科学技术的发展，人们对开关电源的要求也越来越高。传统的电源即电解电镀直流电源已经不再适应时代的发展需求，开发新型电源并应用于生产生活逐渐成为研究热点。大功率高效简化型电解电镀高频开关电源是目前应用较为广泛的电源类型，能满足人们的实际需求，本文将对大功率高效简化型电解电镀高频开关电源的相关内容进行研究与讨论，仅供参考。
关键词：大功率;高频开关;电解电源;电镀电源
传统工频整流电源占用空间大，能耗与材料消耗严重，并且会产生一定量的谐波，影响电网的正常运行。相比而言，高频开关电源能有效节约能源，且体积小，性能稳定，因此高频开关电源逐渐成为电解电镀行业研究的主要方向。随着研究的不断深入，人们逐渐发现大功率高频开关电源通常会输入不可控整流，然而由于其会明显降低系统的功率因数，同时产生大量的谐波，从而引发电网污染。学者熊飞，张军明等提出应用功率因数矫正技术来提高电流的输入效率。下面从四个方面对当前所应用的大功率高效简化性电解电镀高频开关电源进行探讨。
1.简化型高频开关电源的拓扑结构
依据当前的情况来看，大功率电解电镀高频开关的主电路主要会应用两级模式，即前级与后级，其中前级引入了AC/DC变换器，目的是将三相交流电转换为高压直流电之后稳定输出，而后级则会选择DC/DC变换器，目的是将高压直流电转换为生产生活需要的低压直流电源，但是高频开关电源的前级变换器通常会输入不可控整流，导致电流输入时发生畸变，大大降低了系统的工作效率。
若想实现高频开关电源的稳定运行，减少能源损耗与谐波污染非常关键，同时还需要提高系统的响应速度，当前已经出现了一种高效简化结构的高频开关电源（见图1），其主要包含四个组成部分，分别为半桥逆变器、三相四开关PWM整流器、高频耦合变压器以及低压全波整流器，与典型的电解电镀高频开关电源相比，现有的电源当中半桥逆变器、三相四开关PWM整流器同时使用一个电容器，电路中的开关器件相对减少，系统的成本损耗也明显降低。并且借助PWM整流器，系统运行时谐波被消除，系统的工作效率大大提高。
在上述图例当中，三相电压分别为Usa、Usb与Usc，三相交流端输入的电流分别为isa、isb、iscC1与C2均作为直流电容使用，L是电路内引入的滤波电感。在桥臂之后，交流电压分别设置了两个开关，目的是保障两种电平输出。开关所对应的桥臂输出状态可以表示为：
假定直流端的电容与电压保持一致，那么交流端的电压可以用下式表示：
另外，因为电路内两个开关臂是分开进行控制的，互相之间不会影响，这也就利于开关臂电压的有效输出。可以肯定的是，依照图一设计高频开关电源，PWM整流器会以四种状况动作，而电压与电流之间的关系可以这样表示：
2.以负载功率前馈为基础的PWM逆变器无差拍控制
文中所选用的整流器为PWM整流器，包含三相四开关，为了提升系统的整流效率，需要以负载功率前馈为基础设置一种无差拍控制方式，调整逆变器的响应功能，实现负载功率的跟踪反馈。另外采用无差拍控制方法，能有效减少电压电流畸变的发生率，保障电能的高效运用。其对应的框架见图2。
按照文章所描述的设计，应用过三相四个开关实现PWM整流，进而为直流设备提供电能。假定直流侧负载的额定功率值为P1，若不考虑系统的开关损耗，那么可以提出对应的能量平衡公式：PL=（3UIcosθ）/2。在该式当中，U、I分别为三相侧对应的电压和电流，θ是相功率因素角。在理想状态下认定θ值为0，此时cosθ=1，那么我们就可以换算得到三相电网的电流值的计算公式：IS=2PL/（3U）。依据上文的描述，不难计算前馈指令当中的信号IS，即三相电网内的期望电流值。
为了尽可能维持直流侧电压的持续性与稳定性，可以通过调节P1调节器来关闭对应环节，具体表达式为：
实际应用设计的电源时，如果需要由各自开关臂共同承担功率损失，那么Iout就需要和各个同步信号相乘，将最终成绩视为整流器中两相开关闭的调压指令信号。可以将其表示为下式：
依据直流侧的情况，其本身存在均压平衡问题，容易对电网的稳定运行造成印象，对此需要给予直流侧均压控制方法，用以实现直流电容器的平衡。
3. 基于虚拟阻抗的自均控制方法
虚拟阻抗的均衡控制能实现电源中各个模块的电流平衡。为了实现这一功能，应在高频开关电源运行过程中引入对应模型，具体结构见图3。在图3当中，u1与u2分别表示后级中的输出电压，Io1、Io2分别为输出电流，R1、R2指DC/DC变换器中的电阻。
当电解电镀高频开关电源以并联的形式运行时，电源模块间的环流会受到抑制，目的是保障电流以稳定而平均的形态流出。具体控制策略如下：首先检测直流侧负载电流的Io，留用检测值减去定值LT，P1调节器调节直至直流电路中外环控制器输出对应电压。其次用外环控制器输出信号减去虚拟阻抗中电压的反馈信号，得到电压内环的参考信号，实现信号跟踪功能。另外应利用电流双环控制方法，让系统输出稳定的电流与电压，提高整个电源装置的性能。
4.结语
对大功率高效简化型电解电镀高频开关电源而言，内部的内个变压器都不需要中心抽头，制造过程更为简便，并且变压器的匝数减少，能降低变压器的漏感，增强次级电压。另外系统内引入了少量二极管，提升了倍流整流器的性能，电源的使用效率大大提高。相信随着社会发展，这一高频开关电源会得到广泛应用。
参考文献
[1]于晓慧. 电镀用高频开关电源技术研究[D].长春工业大学，2017.
[2] 熊飞，张军明，钱照明.寄生参数对有源功率因数校正器电流畸变的影响[J].中国电机工程学报，2010，30（21）：40-47.
[3]陈岚. 大功率高效简化型电解电镀高频开关电源研究[J]. 科技经济导刊，2016（06）：96-97.
[4]文沖. 分布式高频开关电源的综合网络监控系统研究[J]. 通讯世界，2019，26（06）：30-31.
关键词：大功率;高频开关;电解电源;电镀电源
传统工频整流电源占用空间大，能耗与材料消耗严重，并且会产生一定量的谐波，影响电网的正常运行。相比而言，高频开关电源能有效节约能源，且体积小，性能稳定，因此高频开关电源逐渐成为电解电镀行业研究的主要方向。随着研究的不断深入，人们逐渐发现大功率高频开关电源通常会输入不可控整流，然而由于其会明显降低系统的功率因数，同时产生大量的谐波，从而引发电网污染。学者熊飞，张军明等提出应用功率因数矫正技术来提高电流的输入效率。下面从四个方面对当前所应用的大功率高效简化性电解电镀高频开关电源进行探讨。
1.简化型高频开关电源的拓扑结构
依据当前的情况来看，大功率电解电镀高频开关的主电路主要会应用两级模式，即前级与后级，其中前级引入了AC/DC变换器，目的是将三相交流电转换为高压直流电之后稳定输出，而后级则会选择DC/DC变换器，目的是将高压直流电转换为生产生活需要的低压直流电源，但是高频开关电源的前级变换器通常会输入不可控整流，导致电流输入时发生畸变，大大降低了系统的工作效率。
若想实现高频开关电源的稳定运行，减少能源损耗与谐波污染非常关键，同时还需要提高系统的响应速度，当前已经出现了一种高效简化结构的高频开关电源（见图1），其主要包含四个组成部分，分别为半桥逆变器、三相四开关PWM整流器、高频耦合变压器以及低压全波整流器，与典型的电解电镀高频开关电源相比，现有的电源当中半桥逆变器、三相四开关PWM整流器同时使用一个电容器，电路中的开关器件相对减少，系统的成本损耗也明显降低。并且借助PWM整流器，系统运行时谐波被消除，系统的工作效率大大提高。
在上述图例当中，三相电压分别为Usa、Usb与Usc，三相交流端输入的电流分别为isa、isb、iscC1与C2均作为直流电容使用，L是电路内引入的滤波电感。在桥臂之后，交流电压分别设置了两个开关，目的是保障两种电平输出。开关所对应的桥臂输出状态可以表示为：
假定直流端的电容与电压保持一致，那么交流端的电压可以用下式表示：
另外，因为电路内两个开关臂是分开进行控制的，互相之间不会影响，这也就利于开关臂电压的有效输出。可以肯定的是，依照图一设计高频开关电源，PWM整流器会以四种状况动作，而电压与电流之间的关系可以这样表示：
2.以负载功率前馈为基础的PWM逆变器无差拍控制
文中所选用的整流器为PWM整流器，包含三相四开关，为了提升系统的整流效率，需要以负载功率前馈为基础设置一种无差拍控制方式，调整逆变器的响应功能，实现负载功率的跟踪反馈。另外采用无差拍控制方法，能有效减少电压电流畸变的发生率，保障电能的高效运用。其对应的框架见图2。
按照文章所描述的设计，应用过三相四个开关实现PWM整流，进而为直流设备提供电能。假定直流侧负载的额定功率值为P1，若不考虑系统的开关损耗，那么可以提出对应的能量平衡公式：PL=（3UIcosθ）/2。在该式当中，U、I分别为三相侧对应的电压和电流，θ是相功率因素角。在理想状态下认定θ值为0，此时cosθ=1，那么我们就可以换算得到三相电网的电流值的计算公式：IS=2PL/（3U）。依据上文的描述，不难计算前馈指令当中的信号IS，即三相电网内的期望电流值。
为了尽可能维持直流侧电压的持续性与稳定性，可以通过调节P1调节器来关闭对应环节，具体表达式为：
实际应用设计的电源时，如果需要由各自开关臂共同承担功率损失，那么Iout就需要和各个同步信号相乘，将最终成绩视为整流器中两相开关闭的调压指令信号。可以将其表示为下式：
依据直流侧的情况，其本身存在均压平衡问题，容易对电网的稳定运行造成印象，对此需要给予直流侧均压控制方法，用以实现直流电容器的平衡。
3. 基于虚拟阻抗的自均控制方法
虚拟阻抗的均衡控制能实现电源中各个模块的电流平衡。为了实现这一功能，应在高频开关电源运行过程中引入对应模型，具体结构见图3。在图3当中，u1与u2分别表示后级中的输出电压，Io1、Io2分别为输出电流，R1、R2指DC/DC变换器中的电阻。
当电解电镀高频开关电源以并联的形式运行时，电源模块间的环流会受到抑制，目的是保障电流以稳定而平均的形态流出。具体控制策略如下：首先检测直流侧负载电流的Io，留用检测值减去定值LT，P1调节器调节直至直流电路中外环控制器输出对应电压。其次用外环控制器输出信号减去虚拟阻抗中电压的反馈信号，得到电压内环的参考信号，实现信号跟踪功能。另外应利用电流双环控制方法，让系统输出稳定的电流与电压，提高整个电源装置的性能。
4.结语
对大功率高效简化型电解电镀高频开关电源而言，内部的内个变压器都不需要中心抽头，制造过程更为简便，并且变压器的匝数减少，能降低变压器的漏感，增强次级电压。另外系统内引入了少量二极管，提升了倍流整流器的性能，电源的使用效率大大提高。相信随着社会发展，这一高频开关电源会得到广泛应用。
参考文献
[1]于晓慧. 电镀用高频开关电源技术研究[D].长春工业大学，2017.
[2] 熊飞，张军明，钱照明.寄生参数对有源功率因数校正器电流畸变的影响[J].中国电机工程学报，2010，30（21）：40-47.
[3]陈岚. 大功率高效简化型电解电镀高频开关电源研究[J]. 科技经济导刊，2016（06）：96-97.
[4]文沖. 分布式高频开关电源的综合网络监控系统研究[J]. 通讯世界，2019，26（06）：30-31.