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在电源系统中,常常利用机械式断路器、电子断路器等,在负载过载、短路等故障时及时切断电源,以保证电源和负载的安全。在直流电源系统中传统的电子断路器一般无法避免在开启、负载短路或突然接入大容性负载时出现极大的尖峰电流。尖峰电流的产生,削弱了电子断路器对电源及负载的保护能力,同时也增加了故障判定的难度。
若电子断路器可实现在任意负载条件下对负载电流的实时限制,即具备实时的主动限流控制功能,则可避免电子断路器在启动时出现输入浪涌过电流,且避免在其它情形出现尖峰电流,从而实现对电源及负载更好更全面的保护。本论文课题的研究旨在为主动限流式电子断路器解决其电流环主动限流控制功能的实现这一关键问题,从而使-48V通信电源系统中的电子断路器在任意负载条件下均具备对过电流的主动限制能力。
本文主要工作包括以下几个方面:
第一:对-48V通信电源系统中电子断路器主动限制过电流这种特定应用场合所采用的电路拓扑及其电流环的控制特点及要求进行了深入的分析研究及总结。并针对主动限流式电子断路器中电流环的控制特点及要求,仔细分析研究了满足其电流环控制特点及要求的电流环控制方法及其控制电路的实现问题,提出了实现.48V通信电源电子断路器主动限流保护功能的一种电流控制器方案。
第二:为满足主动限流式电子断路器的电流环控制特点及要求,本文提出了一种新的电流模式控制方法,即控制关断时间的峰值电流模式控制方法,并详细论述了应用该方法设计实现主动限流式电子断路器时,实现其电流环主动限流控制的关断时间调制策略。
第三:应用控制关断时间的峰值电流模式控制方法及其具体的关断时间调制策略,为-48V通信电源电子断路器设计了一种专门的电流控制器电路,并利用SIMetrix仿真软件对设计的电流控制器的各部分电路及整体电路进行了参数设定及仿真验证,最后进行了实际的实验电路验证。
实验结果验证了本文电流控制器设计的正确性,以及在通信电源主动限流保护场合应用本文提出的电流模式控制方法及关断时间调制策略设计电子断路器电流环,实现其在任意负载下的主动限流控制功能的可行性、正确性及有效性。