低压大电流可并联高频开关型直流模块的研究

论文摘要

当前,高频开关直流电源在低压大电流场合的需求越来越大,多个电源模块并联输出大电流的优势也越来越明显,而均流问题成为实现多模块并联的关键技术。本文在了解高频开关电源的发展历程的基础上,探讨了其发展现状和研究热点。在分析高频开关电源的工作原理基础上,对并联电源系统的均流方法进行了详细的分析和比较,确立了多个相同的恒流源并联,外部控制器提供相同给定电流的均流方案,提出了2+1冗余热备份的设计思想。设计了一款低压大电流可并联高频开关型直流模块的详细方案,该方案以IGBT为主开关器件,由输入电路、三相全桥不控整流电路,全桥硬开关逆变器、全波整流、输出滤波电路和控制电路组成。控制电路以PWM波产生芯片SG3525和电流反馈调节电路构建了稳流控制电路,采用专用集成驱动器HL402作为IGBT的核心驱动电路;运用霍尔电流传感器精确地测量输出电流,将反馈电流信号和给定电流信号经PI调节电路处理,控制PWM占空比,调节了输出电流的大小。该高频开关型直流模块具有过流、过压、欠压、超温等功能完备的故障保护电路,大大提高了使用的安全性。最后,本文利用S7-200小型PLC构成控制器,使用其简洁且功能强大的软件指令编程,实现了大功率2+1冗余并联电源系统。本设计具有模块化、高频化等特点,可以方便的扩充容量,并自然实现均流。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 高频开关电源概述
• 1.1.1 高频开关电源的概念、分类和工作原理
• 1.1.2 高频开关电源的发展历程和研究热点
• 1.2 课题的选题背景及主要工作
• 1.2.1 课题的选题背景
• 1.2.2 课题的主要研究内容
• 第二章 系统均流和冗余设计方案的选择
• 2.1 设计直流开关电源并联系统时需要注意的问题
• 2.2 并联均流的方法
• 2.2.1 均流方法分类
• 2.2.2 常用均流方法介绍
• 2.3 均流方法的选择
• 2.4 并联冗余方案设计
• 第三章 电源模块硬件电路设计
• 3.1 总体结构设计与性能指标
• 3.1.1 电源模块总体结构设计
• 3.1.2 性能指标
• 3.2 电源模块主电路设计
• 3.2.1 主电路拓扑架构的选择
• 3.2.2 高频变压器设计
• 3.2.3 输入整流滤波设计
• 3.2.4 电力电子器件选取和保护措施
• 3.2.5 输出整流滤波设计
• 3.2.6 隔直电容的选取
• 3.2.7 开机浪涌限制电路设计
• 3.2.8 输入保护设计
• 3.2.9 输入EMI滤波设计
• 3.3 电源模块控制电路设计
• 3.3.1 PWM控制电路设计
• 3.3.2 驱动电路设计
• 3.3.3 电流、电压检测电路设计
• 3.3.4 保护电路设计
• 3.3.5 辅助电源设计
• 第四章 总控制器设计
• 4.1 总控制器的功能
• 4.2 总控制器硬件设计
• 4.2.1 PLC系统简介
• 4.2.2 PLC任务分析
• 4.2.3 PLC模块选型
• 4.2.4 PLC模块接线图
• 4.2.5 电源模块输出电流检测
• 4.2.6 电流给定信号的产生
• 4.3 总控制器软件设计
• 4.3.1 STEP7-Micro/WIN编程软件简介
• 4.3.2 程序流程图
• 4.3.3 模块输出电流上下限检测报警程序
• 第五章 结论与展望
• 5.1 本论文所作的工作
• 5.2 结论
• 5.3 应继续研究的问题及今后工作的展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 攻读硕士学位期间发表的论文与著作
• 详细摘要