AC-DC-DC电源技术方案.doc

目录 直流电源设计方案 目录 TOC \o 1-1 \h \z \u HYPERLINK \l _Toc342221775 1.概述 PAGEREF _Toc342221775 \h 1 HYPERLINK \l _Toc342221776 2 系统的整体结构设计 PAGEREF _Toc342221776 \h 3 HYPERLINK \l _Toc342221777 3．三相六开关APFC电路设计 PAGEREF _Toc342221777 \h 22 HYPERLINK \l _Toc342221778 4. 移相全桥ZVS PWM变换器分析与设计 PAGEREF _Toc342221778 \h 27 HYPERLINK \l _Toc342221779 5．高压直流二次电源DC／DC变换器设计 PAGEREF _Toc342221779 \h 33 HYPERLINK \l _Toc342221780 6. 器材选取 PAGEREF _Toc342221780 \h 39 HYPERLINK \l _Toc342221781 7. 电源系统散热分析 PAGEREF _Toc342221781 \h 52 HYPERLINK \l _Toc342221782 8. 参数设计仿真结果 PAGEREF _Toc342221782 \h 55 概述 1.概述 1.1 目的和意义 目前，越来越多的电力电子设备投入到电网中，由于不可控整流器在大功率电源设备中的广泛应用，其对电网造成的谐波污染日益严重，使得电能生产、传输和利用的效率降低，并影响电网的安全运行。为了保证电网的正常运行，现在采取的办法往往是限制接入电网的整流设备的容量，这就限制了一些大功率直流电源的使用。电力电子装置，尤其是各种直流变换装置向高频化、高功率密度化发展，其关键技术是软开关技术。因此，大功率开关电源的功率因数校正技术及 DC/DC变换器软开关技术是当前研究的热点。 1.2 开关电源技术发展现状 开关电源是采用功率半导体器件作为开关元件，通过控制开关元件的占空比进而调整输出电压的电源变换装置，开关电源的前置级将电网工频电压经整流滤波为直流电压，再经直流变换电路即开关电源后即处理后输出、整流、滤波。为了稳定输出电压，设计电压反馈电路对输出的电压进行采样，并把所采样的电压信号送到控制电路中，进行比较处理，调节输出的控制脉冲的占空比，最终使输出电压的纹波及电源的稳定满足设计指标。 开关电源通常包括EMI滤波模块、AC/DC变换模块、DC/DC变换模块、控制、驱动及保护模块、辅助电源模块等。传统的开关电源输入电流中谐波含量高,功率因数低,开关损耗大、电磁干扰严重等一系列问题阻碍了电源技术向着高效率、绿色化、实用化的方向发展。自20世纪80年代以来,随着有源功率因数校正技术和软开关技术的发展,上述问题得到了较好的解决，开关电源技术也步入了一个新的迅速发展的阶段。 1.3 本次设计的主要内容 本次设计一款符合《航天地面直流电源通用规范》要求的直流电源系统。其采用两级结构，前级AC/DC部分采用三相六开关APFC电路，后级采用移相全桥ZVS PWM变换电路。 前级采用三相APFC整流电路，保证系统在6KW功率下平稳工作，功率因素大于0.99，具有较强鲁棒性，具有过压、欠压指示，输出过压、限流等保护功能。后级采用全桥变换器，采用软开关技术，减小系统能量损耗，且保证输出电压在45V-100V连续可调，且电压稳定（峰峰值小于500mV，电压稳定度不大于1%）,具有良好的屏蔽性能，屏蔽性能大于40dB，系统具有双模式（电压源模式，电流源模式）工作特点。具有友好的人机界面，提供外接显示屏，可实时显示输出电压、电流、输入侧功率因数等实时信息，方便用户调整系统参数，并预留CAN总线端口。整体尺寸不大于600mm*500mm*500mm,整体质量不大于50Kg，产品符合GJB 1412-92《航天地面直流电源通用规范》。 并根据相关要求依据设计所需采购工业级以上(含工业级)电源元件。 系统的整体结构设计 2 系统的整体结构设计 2.1 主要技术参数 输入电压：三相交流 380V( ±10% ),50HZ 输出电压45V～100V可调 输出电流：DC 100A 功率因数：0.99 电源效率：90% 输出电压稳定度：不大于1% 输出电压纹波（峰-峰值）：不大于500mV 过载能力：120% 额定值 冷却方式：风冷或强制风冷 2.2 系统设计方案 为了兼顾电源性能与电路复杂度，电源采用两级结构，前级为APFC AC/DC变换模块，实现三相交流电到直流电的变换，该变换模块具备APFC功能，用以提高电路功率因数，减少电源对电网的谐波污染；