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基于移相控制的大功率并联软开关电源的研究

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摘要：采用AVR单片机实现了大功率并联软开关电源的数字化控制，并设计了主电路系统，研究了移相全桥变换器的工作原理。电源采用模块并联技术和主从控制方式，构成了N+1冗余结构，并研制了一台180 kW的样机。实验结果表明，该电源系统控制效果良好，具有很强的灵活性和可靠性。

1 引言

随着现代化社会的发展，大功率开关电源的应用越来越广泛。在单晶硅行业里，单台大功率开关电源作为一种新的单晶硅直流加热电源得到了成功应用，它与相控整流电源相比。在效率、体积、重量、输出纹波等方面均表现出明显优势。但单台大功率开关电源在设计和制造中存在较大困难，且成本不合算，可靠性和稳定性难以保障，不利于长远发展。

针对单台大功率开关电源的不足，采用移相全桥ZVS控制技术和主从控制方式，设计并研制了一台输出电压从O一60 V、电流从0~3.3 kA连续可调，额定功率为180 kW的大功率并联软开关电源。电源采用N+1并联备份。可获得冗余功率。使其在部分失效时仍可以提供100%负载功率，并可在不间断系统输电情况下，对失效的模块进行热更换。具有可靠性高，效率高。设计灵活，单个模块电流应力小。维护和实现冗余方便等优点。

2系统总体结构

图1示出大功率并联软开关电源的系统结构框图。该系统主要由三相不控整流、直流滤波电感Ld、功率单元模块、输出滤波电容C0、主控制电路及单元控制电路组成。Ld主要用于抑制滤波设备电容器上电瞬间的冲击电流。避免开关管通断时引起直流侧电流大幅度波动。控制策略采用主从控制方式，以电流作为内环、功率为外环的双闭环PI调节控制。