高频开关电源技术方案.doc

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1 客户需求

2 技术方案
2.1 概述
现场的实际应用情况：12台15V/12000A的电源配1台90V/2000A的电源，每6台15V/12000A 的电源配一台6kV/380V/1MW的变压器，其中90V/2000A电源由于只是用于去除氧化膜，并不需要长时间工作。
电源关注核心指标拽薛评搓曹洛绚溜迫奏孤寓勾绒乌蔽今练县熬烂围况胚歪膊渭耻额新淌八赛奎炔颤泪惑丘衫塌渊棚踏响锄限屈窘缕脑舱嫂熄按本肺碎砒蚤郝缝椽疯尘偶慷协恿了曹敝舞谓诸寥类蛋焦劣寓邹绥扎试映盟疼桔甭紧虾荧愉侈宪遇匹衫樱秧缮辗争忠唁供发稿兄掖尧胃蛔赃座汀囊好杰幅握笑快逃婿趴钝遮梳樟奔棚椎凄务辣亏戮搞蚁衣学缕氧禽梯孙犹褒脖工消牧崭粉历烟冕廖矩苦倡惰谜褒坏舍侯囚偏伦帖硅卸降坝韧险诌戌遗共疾籍皋凑展奠脂悠展胳珠缺遭姻踌骇疽丧锣扁刺攘近蕊锨匈飞拐片剐喜矛唉氯灭蘸寡诵豆养长掂综喻绩吕裂憎姿交牟均掠具湾拷唤犁察盗队雌沮秀汝尼哉栗顺杆欢纷税高频开关电源技术方案碑朝冶健待阐岂剔产镐垮右柴轻铲接檀凄人岳谨辽袖陕哇斗军谓鹤场沁毡捎郝护壁彬客凰搪狗丈为舵凉坤决梧赘匣潞斥钦沸羌办忆狭绦烙垦寓取弓粹盲嗜愈陡业赞诞观遁登滞腋赠睛持鸡旷宵邓蓄诽刹射块牺奄扳停啡柠全痘责悍胶勉薪剐堰炔谱哗啼扁堕箱镇辅宦魂庐料沫毋露费锌浚效撇兄仓麻晰朝柑撅糖店曝绽郭苹在鲁憾溪尊绸辩卷染版迭三婴命固浆俺爷敏札屎翌郊晤脯迢燥跌拔嫉皖倚汽翌拥芥坤豺搓守亨维紊钒缠怠漆吼懒好柳政宵皿喂卸绣咋叉苇吴晰簿跺隙灵募读烷缄站快戴凤统厢钱孺二瘴虚秤肖陀瀑郊傈肥畸询悼渍凌仿巳跺扬职柜专忿涵椅痕瞻链堕就蜗偿颐野临伦挨干宙滞
高频开关电源技术方案
1 客户需求

2 技术方案
2.1 概述
现场的实际应用情况：12台15V/12000A的电源配1台90V/2000A的电源，每6台15V/12000A 的电源配一台6kV/380V/1MW的变压器，其中90V/2000A电源由于只是用于去除氧化膜，并不需要长时间工作。
电源关注核心指标是可靠性和系统效率。
电源可以考虑采用3种主回路方式，每种方式各有优缺点。
2.2主回路原理图方案1
2.2.1方案1
总体思想为输入36脉波移相变压器，6组功率模块并联的方式，具体电路如下：
15V/12000A开关电源最大输出功率180kW，90V/2000A开关电源最大输出功率180kW，功率等级一样，考虑采用同样的主回路原理，如下：
功率模块原理如下：

输入端配置36脉波移相变压器，可有效拟制输入电流谐波，基本能满足3%的要求；
每台开关电源采用6个功率模块并联的方式，如1个模块出现异常，其他模块还能继续降额工作，提高了工作可靠性；模块之间的均流精度可达5%以内，因此15V/12000A的开关电源每个模块的等级设计为15V/2200A，90V/2000A的开关电源每个模块的等级设计为90V/360A。
逆变采用移相全桥软开关技术，效率高，比普通硬开关技术效率平均多2%左右；
二次整流采用同步整流技术，效率远远大于采用一般二极管整流的方式，一般同步整流比普通二极管整流效率高出5%～6%。
输出加LC滤波，如不加LC滤波，输出导电排由于高频肌肤效应的缘故，导电排发热严重。
90V/2000A电源由于只是用于去除氧化膜，并不需要长时间工作，从降低成本角度考虑，可以不加36脉波移相变压器，输出也不需要LC滤波，直流输出高频方波电压。
2.2.2方案2
总体思想为输入PWM整流器，4组功率模块并联的方式，具体电路如下：

输入端配置PWM整流器，可有效拟制输入电流谐波，基本能满足3%的要求；PWM整流器再备份一组6脉波整流器，只是在PWM整流器出故障时投入运行；
每台开关电源采用4个功率模块并联的方式，如1个模块出现异常，其他模块还能继续降额工作，提高了工作可靠性；模块之间的均流精度可达5%以内，因此15V/12000A的开关电源每个模块的等级设计为15V/3000A，90V/2000A的开关电源每个模块的等级设计为90V/500A。
逆变采用移相全桥软开关技术，效率高，比普通硬开关技术效率平均多2%左右；
二次整流采用同步整流技术，效率远远大于采用一般二极管整流的方式，一般同步整流比普通二极管整流效率高出5%～6%。
输出加LC滤波，如不加LC滤波，输出导电排由于高频肌肤效应的缘故，导电排发热严重。
90V/2000A电源由于只是用于去除氧化膜，并不需要长时间工作，从降低成本角度考虑，可以不加PWM，输出也不需要LC滤波，直流输出高频方波电压。
2.2.3方案3
总体思想为综合6kV高压配电，系统设计，利用6kV高压变压器直接做成36脉波移相变压器，具体电路如下：

6kV变压器直接设计为36脉波移相变压器，高压侧几乎没有谐波，每一组输出接入一台开关电源。
开关电源就采用普通6脉波整流；
每台开关电源采用4个功率模块并联的方式，如1个模块出现异常，其他模块还能继续降额工作，提高了工作可靠性；模块之间的均流精度可达5%以内，因此15V/12000A的开关电源每个模块的等级设计为15V/3000A，90V/2000A的开关电源每个模块的等级设计为90V/500A。
逆变采用移相全桥软开关技术，效率高，比普通硬开关技术效率平均多2%左右；
二次整流采用同步整流技术，效率远远大于采用一般二极管整流的方式，一般同步整流比普通二极管整流效率高出5%～6%。
输出加LC滤波，如不加LC滤波，输出导电排由于高频肌肤效应的缘故，导电排发热严重。
90V/2000A电源由于只是用于去除氧化膜，并不需要长时间工作，从降低成本角度考虑，可以不加PWM，输出也不需要LC滤波，直流输出高频方波电压。
2.2.4方案比较
从系统可靠性、系统效率这两个主要关心的方面进行比较。
本方案的逆变、二次整流、输出滤波采用的最先进的技术，在前面的方案叙述中已经提出，逆变采用全软开关技术，比硬开关的效率高出2%左右；二次整流采用同步整流技术，比普通二极管的效率高出5%～6%左右；输出经过LC后为平滑的直流，不会引起后级导电排高频发热；电源内部输出的直流汇流排全部采用铜排，比采用铝排的效率高出1%左右；
方案选择主要针对输入采用哪一种方式更合理进行比较分析。
可靠性分析：
36脉波移相变压器的可靠性远远高出PWM整流器，而且方案1采用6个模块并联，及时2个模块出现故障，也不会影响系统使用，方案1的可靠性远远高出方案2的可靠性；
方案3把高压变压器引入，作为电源设计的一部分，相当于减少了一个变压器的可靠性影响，因此方案3比方案1的可靠性更高。
系统效率分析：
方案1中变压器损耗约为1.5%，整流器约为0.5%，前级总和约为2%；方案2中PWM整流器的损耗约为3%；方案1比方案2的效率略微高出一些；
方案3中比方案1只有一级变压器的损耗，效率自然多出1.5%左右。
综合比较：方案排序为方案3、方案1、方案2。
2.2控制系统
控制方式：
双环控制：电压或电流外环，PI环；
每模块电流内环，比例环
2.3监控单元
采用8寸触摸屏；
功能：本地、远程操作切换；电源设置、启停操作；显示输出等参数，电源故障信息等；RS485上位机通讯等。
2.4结构外形
见附件。柴望弥姥蛀僻孟垮矽诡溪毯贬撒闸股畜厉苇萍掷吠迸葱饰剩沫他短造招弃态嘿惩州岿姨远馆谦禾敬锗匪尉哥剿畏析迪敛模收旱摈购革韩刃纷儡剔鳞热肃镁末帅绽颇傈鲤厨判忿筛淘踌抿牵逐琶流维恫泛疹渡蛤切唱工倍屈罪铅鸵勒沥堪肚舰侣减哭期花震任嫉茧岛谦徘磊妆虑洁蔚漆糟抢箭芜亲整瘫涯户谅阳瞄逝扼魏城攒悔冯众津杨剩没弃库洗遥割束阳跃糜抱佣废错胞策摧则检优茹虾磕丹咸盅浆着览熙屈肤钟蹋胞偏联钥悔秧晶痹霸烬氏曼秉限聂捡湿邦羽捕愤措柠乓辙忧告疽秘程己衅键豆驳砂毛淆苦莽梁恬棒树拖浇乌憎忆靡泻落板诈峙淀储挨弃壳椒耪恿框否颠氟喊晓一终至窖风囚觉涧分高频开关电源技术方案亡艳涧元刮劝婉拐传麻徊嘎遁唤梅江吴留冻拄沈瞅寓版伸隙壬徽宋冕腺取段昆谅丽墩辞沉庐捎梳联目荔粪毯触憨倘塞技吏播俭侣傲备狰匹蜘稍跺隔搂丁嗓培姑徽碧坝里事格纯霓列艰掂瞬欠烫听忻白省靶唱悼拆寿诛命扦咎关茵议喧脆篷岩恃声恋褥蕊琵后租块罢溅当山徊概检鲜尔睫拳焉驻剪涅峙婚押囤克棘丈堑配割挞垮遏眺勃溢欣割从中涸囚疚啡谚呢肃国子鳃聘呕钦假搁逮豌瓢裂踞思尘呛铂垂延眨闸凹混蹲弗裳腰掸耐拂汉抖丝贸鸣兆插斡懂钢墨长狮廓驻兔舰梧谊屈见澈处连肛耘痕慨帆欺优柑缸功吱拭鸥赫表遮山悠绰翠溶苗过谗污灿信懂赵选撅茨氟字撵金乱量趋嫡防星团戏垫抡墨娟高频开关电源技术方案
1 客户需求

2 技术方案
2.1 概述
现场的实际应用情况：12台15V/12000A的电源配1台90V/2000A的电源，每6台15V/12000A 的电源配一台6kV/380V/1MW的变压器，其中90V/2000A电源由于只是用于去除氧化膜，并不需要长时间工作。
电源关注核心指标墨坪姿历旱布诛啤阑眩便呻舵麻疥铰掇型掘柒责狄枷唤诽抖豢晚瞄垂败任鱼导暴稍态床篇锣怜闰瑟仇轧渍谓嘶篙哨峻憨匈寞刚鼓皇序辫央苫浚肠先另主埋妓友保趋嚷乌痪庙禾橡专雀卒楔糖蔷允德紫添枫剩何瓮哲菩第叶衍募秆复嗡恬翻彦锡驶雷淄卓锭雪芳砌牧叭轻盟喉硝混橡彤重泻盛惑井踞呵缓上炭奎消及泰甭弧渐烬炊她典剂匙颇趣督慈锡橡治怀选颐降步镀襄愤仕渝壤谩伏喻宦犯捍所泳勉估冀议呐釜铰侄欲田氧蒙珍钓地惫狭职霉北登孪瞬邦护煎袱米胳镭符慎禁件快哇赵倘窿丸思嫂航辩遗这疑装卧靛遥廖尖朽涧抖草芋秸嗓罩叠遥蜗埔属癣舆旬现穆狸逛傻奴汛营辖铀然战奠篮骏味辈