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功率硬件定制 | 高壓DC-DC變流模塊

功率硬件定制 | 高壓DC-DC變流模塊

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【摘要】:
功率硬件定制 | 高壓DC-DC變流模塊

一、樣機外觀

 

 

二、性能參數

 

直流輸入電壓范圍

80~160V(標況100V

直流輸出電壓范圍

1800V

電源效率

≥95%

輸出電流

1.3A

開關頻率

≥50kHz

最大占空比

0.46

直流穩壓精度

≤5%

直流穩流精度

≤5%

能量流動

單向流動,升壓

運行模式

串、并聯雙模式運行

輸入輸出是否電氣隔離

動態響應時間

≤5ms

功率等級

2kW

輸出紋波

≤1%


 

三、產品拓撲

 

電源的主電路結構如下圖所示,由兩個單相逆變橋輸入串聯、高頻變壓器、輸出整流濾波電路部分組成。

 

 

圖1 電源主電路結構

 

采用輸入串聯,輸出串并聯的拓撲結構,能夠有效減小MOSFET的電流應力,而且能夠解決傳統移相全橋轉換器的寬范圍輸出電壓問題。下圖為簡化的主電路圖。

 

 

圖2電源主電路簡化圖

 

電源工作在兩個工作模式,即輸入并聯輸出串聯(移相控制模式)與輸入并聯輸出并聯(占空比控制模式)兩種工作模式。通過移相改變輸入電壓的極性從而對輸出串并聯模式的切換。圖3所示輸入串聯輸出串聯模式:

 

 

圖3 電源工作在輸出串聯模式

 

通過逐漸移相改變電壓極性,工作模式由輸出串聯改變為圖4所示輸出并聯模式。

 

 

圖4 電源工作在輸出并聯模式

 

 

 

四、硬件測試分析

 

1.1.測試項目

 

測試1:輸入160V,升壓500V,負載460歐姆

輸出電壓波形截圖:

 

 

第一個H橋下橋壁控制波形,第二個H橋下橋壁控制波形截圖:

 

 

測試2:輸入160V,升壓1000V,負載780歐姆

輸出電壓波形截圖:

 

 

第一個H橋下橋壁控制波形,第二個H橋下橋壁控制波形截圖:

 

 

測試3:輸入106V,升壓1800V,負載1.9千歐姆

輸出電壓波形截圖:

 

 

第一個H橋下橋壁控制波形,第二個H橋下橋壁控制波形截圖:

 

 

測試4:1800V  電壓文波測試:

 

 

測試5:1800V  加載測試:

 

 

1.2.測試結果分析

 

通過以上實驗驗證:

1、當升壓比小于10倍時,DCDC采用占空比方式控制,隨著負載增加占空比值隨之增加。

2、當升壓比大于10倍時,DCDC即使在30%帶載時,會出現從占空比控制方式自動切換至移相控制方式,且二者切換自動無縫完成。隨著負載增加,移相角度隨之增大。

3、測試文波,在1800V輸出時,文波電壓小于8V,滿足小于1%要求。

4、從空載至滿載時,電壓會瞬間跌落,在5ms以內完成電壓恢復控制?;緷M足響應速度的要求。

5、在滿載至空載時,電壓基本沒有發生變化。

 

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