本發明專利技術公開了一種大功率簡化型電解電鍍高頻開關電源及其控制方法，大功率簡化型電解電鍍高頻開關電源包括基于三相二臂的三相逆變器，由單相半橋逆變器、高頻耦合變壓器和低壓全波整流器串聯組成的高頻DC/DC變換器，基于三相二臂的三相逆變器由兩個開關臂和直流側兩串聯電容支路并聯組成，單相半橋逆變器由一個開關臂和直流側兩串聯電容支路并聯組成，兩者共用一組直流側電容，三相逆變器的輸入端通過三相電感L與電網相連，三相逆變器的輸出端與單相半橋逆變器相連，該開關電源開關器件少、損耗小、效率高、直流電流紋波小，響應速度快、電壓電流畸變小。本發明專利技術的方法提高了三相逆變器的響應速度，實時跟蹤負載功率的變化。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及開關電源及其控制方法，具體是一種大功率簡化型電解電鍍高頻開關電源及其綜合控制方法。
技術介紹
在電力電子技術的應用及各種電源系統中，開關電源技術均處于核心地位。在電動汽車，變頻傳動和電解電鍍行業中，更是離不開開關電源技術，通過開關電源改變用電頻率，從而達到近于理想的負載匹配和驅動控制。傳統的晶間管或者二極管整流電路非常龐大而笨重，如果采用高頓開關電源技術，其體積和重量都會大幅度下降，而且可極大提高電源利用效率、節省材料、降低成本，實現高效率用電和高品質用電相結合。針對大型電解電鍍電源，傳統電鍍電解直流電源采用晶閘管相控整流模式，所以當可控硅導通角小時功率因數低，對電網產生諧波含量大，直接導致配備電力變壓器、連接導線、開關等容量增加，一般容量大的可控硅整流器還需要增加額外的諧波治理和功率因數補償裝置，使得用戶總投資成本大大增加。本專利技術采用一種三相逆變器進行高效PWM整流。利用高頻PWM調制，控制開關管的開通與關斷時間，來實現直流側調壓的目的，它的功率因數非常高，一般可以達到0. 95以上，諧波含量也小，具有控制精度高，輸出波形好，節能省電等特點。高頻開關電源的DC/DC 變換側采用一種單相半橋逆變器，高頻耦合變壓器和低壓全波整流器構成的拓撲結構，它能將直流電逆變成高頻交流電，然后通過低壓全波整流器轉換為期望的電壓電流信號，因此它可以實現能量的高效傳輸，大大提高開關電源的效率。此外，高頻開關電源對電網容量要求也更小，同樣大的電源，所需的電網容量可以降低20-30%。因此，高頻開關電源控制以其速度快、穩壓/穩流精度高、功率因素及效率高、紋波系數低，對電鍍電源質量更有優勢， 成為開關電源的重要選擇。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是，針對現有技術不足，提供一種開關器件少、損耗小、效率高、響應速度快、電壓電流畸變小的大功率簡化型電解電鍍高頻開關電源，并提供一種該高頻開關電源的綜合控制方法，提高三相逆變器的響應速度，實時跟蹤負載功率的變化，并實現三相逆變器高功率因數的PWM整流，達到電能的高效利用，減小系統的電壓和電流畸變率，大大提高高頻開關電源工作效率。為解決上述技術問題，本專利技術所采用的技術方案是一種大功率簡化型電解電鍍高頻開關電源，包括基于三相二臂的三相逆變器，由單相半橋逆變器，高頻耦合變壓器和低壓全波整流器串聯組成的高頻DC/DC變換器，所述基于三相二臂的三相逆變器由兩個開關臂和直流側兩串聯電容支路并聯組成，單相半橋逆變器由一個開關臂和直流側兩串聯電容支路并聯組成，兩者共用一組直流側電容，三相逆變器的輸入端通過三相電感L與電網相連，三相逆變器的輸出端與單相半橋逆變器相連。所述的大功率簡化型電解電鍍高頻開關電源的控制方法的步驟為1)檢測直流側電壓Ude與給定值Uref相減后，通過PI控制器調節后輸出一個調壓指令信號I。ut ；2)檢測直流側負載功率PD，根據能量平衡原理計算出三相側的相電流幅值，即為前饋指令信號Is Is = 2Pd/ 3U其中，U為三相側的相電壓幅值；3)將前饋指令信號Is與調壓指令信號I。ut疊加，然后分別乘以各相的同步信號， 求得基于三相二臂的三相逆變器的兩相開關臂電流參考信號為權利要求1.一種大功率簡化型電解電鍍高頻開關電源，包括基于三相二臂的三相逆變器，由單相半橋逆變器，高頻耦合變壓器和低壓全波整流器串聯組成的高頻DC/DC變換器，其特征在于，所述基于三相二臂的三相逆變器由兩個開關臂和直流側兩串聯電容支路并聯組成， 單相半橋逆變器由一個開關臂和直流側兩串聯電容支路并聯組成，兩者共用一組直流側電容，三相逆變器的輸入端通過三相電感L與電網相連，三相逆變器的輸出端與單相半橋逆變器相連。2.—種權利要求1所述的大功率簡化型電解電鍍高頻開關電源的控制方法，其特征在于，該方法的步驟為1)檢測直流側電壓ud。與給定值Uref相減后，通過PI控制器調節后輸出一個調壓指令信號Iout ；2)檢測直流側負載功率PD，根據能量平衡原理計算出三相側的相電流幅值，即為前饋指令信號Is 3.根據權利要求2所述的大功率簡化型電解電鍍高頻開關電源的控制方法，其特征在于，對所述高頻DC/DC變換器采用的電流電壓雙環控制方法包括以下步驟1)檢測負載直流側電流i。，檢測結果與給定值L相減，經過PI控制器和限幅環節，得到直流電流外環控制輸出2)檢測負載直流側電壓V。 ，檢測結果與給定值Γ:相減，經過PI控制器和限幅環節，得到電壓內環控制輸出，即為半橋逆變器的占空比信號d。；3)通過高頻PWM調制，得到單相半橋逆變器開關器件的控制信號，驅動開關管得到期望的輸出電壓電流信號。全文摘要本專利技術公開了一種，大功率簡化型電解電鍍高頻開關電源包括基于三相二臂的三相逆變器，由單相半橋逆變器、高頻耦合變壓器和低壓全波整流器串聯組成的高頻DC/DC變換器，基于三相二臂的三相逆變器由兩個開關臂和直流側兩串聯電容支路并聯組成，單相半橋逆變器由一個開關臂和直流側兩串聯電容支路并聯組成，兩者共用一組直流側電容，三相逆變器的輸入端通過三相電感L與電網相連，三相逆變器的輸出端與單相半橋逆變器相連，該開關電源開關器件少、損耗小、效率高、直流電流紋波小，響應速度快、電壓電流畸變小。本專利技術的方法提高了三相逆變器的響應速度，實時跟蹤負載功率的變化。文檔編號H02M7/12GK102223090SQ20111016365公開日2011年10月19日 申請日期2011年6月17日 優先權日2011年6月17日專利技術者劉蕓, 張寅 , 王剛, 王曉, 羅安, 謝寧, 馬伏軍 申請人:湖南大學本文檔來自技高網...
【技術保護點】
１．一種大功率簡化型電解電鍍高頻開關電源，包括基于三相二臂的三相逆變器，由單相半橋逆變器，高頻耦合變壓器和低壓全波整流器串聯組成的高頻ＤＣ／ＤＣ變換器，其特征在于，所述基于三相二臂的三相逆變器由兩個開關臂和直流側兩串聯電容支路并聯組成，單相半橋逆變器由一個開關臂和直流側兩串聯電容支路并聯組成，兩者共用一組直流側電容，三相逆變器的輸入端通過三相電感Ｌ與電網相連，三相逆變器的輸出端與單相半橋逆變器相連。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：羅安，馬伏軍，謝寧，張寅，王剛，王曉，劉蕓，
申請(專利權)人：湖南大學，
類型：發明
國別省市：43
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