电力用15KW全桥移相整流模块的设计

0 引言

在大型发电厂中，由于需求的直流负荷比较大，蓄电池的容量通常都在2000AH以上。若采用常规的10A或20A的开关整流模块，一般需要20或10以上的模块并联，这样并联的模块过多，对模块之间的均流以及单个模块的限流会带来一定的影响，瞬间合闸操作形成的冲击容易导致模块烧坏，而且模块的可靠性并不随着模块数量的增加而增加，一般并联的模块数量最好在10个以下。目前，在电厂中大容量的直流充电电源采用相控电源的，或多个20A高频模块并联方案的比较多，但性价比不是很高，鉴于市场竞争的日益白热化，因此，很有必要开发针对大型电厂用户的大容量开关整流充电电源。本文介绍的15kW全桥移相ZVS PWM整流模块正是考虑了这种要求，它采用了ZVS-FB PWM直流变换技术，控制电路采用UC3875专用全桥移相控制芯片，模块具有重量轻、效率高、性价比高等优点，它确实在相当程度上改善了电源产品可靠性、效率、电磁干扰(EMI)三大基本性能。

1 方案框图

该模块方案框图如图1所示。

2 主要技术方案设计

2．1 移相全桥软开关DC／DC变换

移相全桥软开关DC／DC变换包括软开通和软关断。普通PWM变换器是改变驱动信号脉冲宽度来调解输出电压，它在功率管开关期间存在很大损耗，故采用硬开关技术的电源模块的尖刺干扰大，可靠性差，效率低。而采用移相控制技术控制全桥来实现软开关的电源模块，是通过改变两臂对角线上下功率管驱动信号移相角的大小来调节输出电压，让超前桥臂功率管的驱动信号领先滞后桥臂功率管的驱动信号一个相位，用专用移相控制芯片UC3875对同一桥臂的两个反相驱动电压设置不同的死区时间，利用变压器漏感、变压器初级外串的谐振电感和功率管结电容、寄生电容、功率管源漏之间外并的谐振电容完成谐振过程，实现零电压开通和零电压关断，从而能够使得功率管在开关过程中避免电流与电压同时处于较高值的硬开关状态，抑制感性关断电压尖峰和容性开通时功率管温度过高，减少了开关损耗与干扰，提高电源整机的可靠性。

2．2 基本全桥PWM变换器及其控制

全桥变换器适用于中大功率应用。图2是基本电路结构和控制策略。

2．3 移相控制ZVS-PWM DC／DC全桥变换器

全桥变换器的软开关技术，对降低损耗和提高频率具有的实用价值。移相控制零电压开关PWM变换器利用变压器的漏感或原边串联电感和功率管的寄生电容或外接电容实现零电压开关。电路主桥结构及主要波形如图3所示。

2．4 控制方法

控制采用UC3875专用芯片，该芯片的内部方框图如图4所示。

作者：冯兴海　孙洪雨　郭长林   来源：电源技术