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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 |
是 |
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。