10kW全橋移相ZVSPWM整流模塊的設計
2 控制電路設計
控制電路采用了專用移相控制器件UC3879,原理框圖如圖2所示。

圖2 控制電路框圖
圖2中ISET為電流限流設定值,VSET為電壓設定值,分別由微處理器產生;IO為輸出電流值,VFB為輸出電壓反饋值;SHT為故障關機信號,IPR為原邊電流采樣值。
UC3879采用電流型PWM控制方式,把變壓器原邊電流引入到芯片內部,提高了模塊的瞬態響應速度。UC3879輸出的OA,OB,OC,OD4路信號再通過TLP250光耦組成了驅動電路,分別驅動S1~S4 4組開關管。OA/OB,OC/OD相位互補,OA(OB)分別超前OC(OD)一定的移相角。
由于本全橋移相開關管采用IGBT,電流關斷時存在拖尾現象,開關管兩端并聯的電容比較大,導致空載損耗比較大。因此,在設計中采用了模塊輕載時降低開關頻率的方法,即在輸出電流0.5A時,使開關頻率適當降低;而當輸出電流>0.5A時,使模塊開關頻率恢復正常值。降頻的實際電路如圖3所示,IO′為輸出電流值,IREF為設置的電流閾值。當輸出電流超過設置的電流閾值時,Q1導通,UC3879的振蕩電阻變為R28和R17(R17見圖2)并聯;而當輸出電流小于設置的電流閾值時,Q1關斷,UC3879的振蕩電阻為R17。

圖3 降頻控制電路
實測樣機在交流輸入440V時,不降頻的情況下,空載損耗有220W左右,而采用降頻控制技術后,空載損耗只有130W左右。
3 實驗結果
按照上述設計思想制作了2臺試驗樣機,表1為其中一臺實測的效率數據。
表1 實測效率
| 負載電流/A | 效率/% |
|---|---|
| 10 | 92.6 |
| 13 | 94.2 |
| 26 | 94.15 |
| 30 | 93.90 |
| 35 | 93.41 |
輸入電壓380V,輸出電壓240V。
圖4為2A負載時超前管S1的驅動波形(CH1)和漏源極波形(CH2);
圖5為2A負載時滯后管S2的驅動波形(CH2)和漏源極波形(CH1),從圖5可以看出滯后管還沒有實現ZVS;
圖6為15A負載時滯后管S2的驅動波形(CH2)和漏源極波形(CH1),從圖6可以看到滯后管已實現ZVS;
圖7為35A負載時變壓器的原邊波形(20A/div)。

圖4 2A負載時S1驅動波形與漏源極波形











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