基于全桥结构的高频电力操作电源研究

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电力操作电源系统在现代动力系统中占有重要的地位,主要用于发电厂、变电站中,作为直流机构、继电保护、信号、自动控制、事故照明、仪器仪表以及应急事故负荷等的重要电源。其性能和质量直接关系到电网的安全运行和设备的安全。  本文在分析目前国内常见的电力操作电源结构的基础上,设计了一种全桥零电压零电流变换器,通过在变压器原边串联饱和电感实现了滞后臂的ZCS,使所有开关管均实现了软开关,有利于提高系统的效率。分析了变换器的工作原理和工作模态,给出了变换器超前臂实现ZVS和滞后臂实现ZCS的条件,设计了谐振环节相关参数;根据纹波的要求,设计了输出滤波环节。  通过对常用的均流方法的分析以及两种自动选主的均流方法的小信号模型的建模分析,选择了自动选主的主从均流方法。采用该均流方法可实现模块电源间的均流,提高均流环的响应速度,实现模块电源并联系统的冗余。使用均流集成控制芯片UC3902实现动态均流,并设计了基于自动选主的主从均流的控制电路,实现了系统的均流控制。  在理论分析的基础上,使用Pspice对该电路进行了软件仿真,验证了系统的工作情况、软开关方案的可行性及相关参数设计的合理性。最终设计了实验电路,验证了理论分析和设计思想的正确性,并通过两套系统并联情况,验证了并联均流方案。由实验结果可知,该电力操作电源能够实现软开关、可以实现均流,且系统有较强的稳定性和可靠性。因此,该变换器有着广阔的发展前景。  
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