【技术实现步骤摘要】
一种高效低压大容量直流电源及其控制方法
[0001]本专利技术涉及电气工程
，特别涉及一种高效低压大容量直流电源及其控制方法。
技术介绍
[0002]低压大容量直流电解电源在电解、电镀等电化学相关行业中有着极为广泛的应用。不同金属的电解需要的电压等级不同，并且对直流电压纹波大小有严格的限制，提供高质量的直流电解电源是获取高质量金属电解制品的必要条件。当前，为了获得高质量的直流电解电源，主要有以下不同方案：直接采用全控型整流电路或直流降压电路提供供电，通过提高开关器件的工作频来减小输出电压纹波；采用三相移相变压器带三相二极管整流供电，能过移相叠加减小输出直流电压纹波；采用高工作频率整流系统供电，通过对高频交流电压整流来减小输出电压纹波。但以上三个方案存在的主要问题分别如下：系统控制复杂、开关损耗大；系统结构复杂、三极管通态损耗大；对系统运行频率高、整流电路通态损耗大。
技术实现思路
[0003]为了解决当前技术中存在损耗大、结构复杂问题，提高系统性价比，本专利技术提出了一种高效低压大容量直流电源及其控制方法。
[0004]本专利技术采取的技术方案：一种高效低压大容量直流电源及其控制方法，包括：一组三相工频AC/DC变换器，用于将三相交流电压变换成第一直流电压Udc1；多组DC/DC变换器及控制器。
[0005]所述多组DC/DC变换器采用输入端级联、输出端并联结构，输入端通过级联分压将第一直流电压Udc1分成多组第二直流电压Udc2，输出端通过并联形成第三直流电压Udc3。>[0006]所述多组DC/DC变换器中，第一组DC/DC变换器输入端P与三相工频AC/DC变换器输出端P相连，第二组DC/DC变换器输入端P与第一组DC/DC变换器输入端N相连，第三组DC/DC变换器输入端P与第二组DC/DC变换器输入端N相连，依此类推，第n组DC/DC变换器输入端P与第n
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1组DC/DC变换器输入端N相连，第n组DC/DC变换器输入端N与三相工频AC/DC变换器输出端N相连，以此构成级联结构，并通过级联分压将三相工频AC/DC变换器输出端P和N之间的第一直流电压Udc1分成n组DC/DC变换器输入端P和N之间的第二直流电压Udc2，满足Udc1等于n倍Udc2。
[0007]所述DC/DC变换器包括两组单相半桥同步整流电路，其中，所述单相半桥同步整流电路包括：单相半桥中频DC/AC电路；中频变压器，用于中频电压等级变换；全波同步整流及驱动电路，用于中频交流整流。
[0008]进一步地，所述单相半桥中频DC/AC电路交流输出第一端子从开关桥臂中点引出，与所述中频变压器第一绕组同相输入端相连。
[0009]所述单相半桥中频DC/AC电路交流输出第二端子从直流侧中点引出，与所述中频变压器第一绕组反相输入端相连。
[0010]所述中频变压器第二绕组同相输出端与所述全波同步整流及驱动电路中的开关SR1源极相连，所述中频变压器第二绕组反相输出端与所述全波同步整流及驱动电路中的开关SR2源极相连，所述开关SR1漏极和开关SR2漏极相连，并与电抗L0第一端子相连，所述电抗L0第二端子与中频变压器第二绕组中点引出抽头一起构成单相半桥同步整流电路输出端口。
[0011]所述中频变压器第三绕组同相输出端与所述全波同步整流及驱动电路中的开关D1阴极相连，并与所述开关SR1栅极相连，所述中频变压器第三绕组反相输出端与所述全波同步整流及驱动电路中的开关D2阴极相连，并与所述开关SR2栅极相连，所述开关D1阳极和开关D2阳极相连，并与所述电抗L0第一端子相连。
[0012]进一步地，所述DC/DC变换器中，两单相半桥同步整流电路输出端口并联，输出电压为第三直流电压Udc3。
[0013]进一步地，所述多组DC/DC变换器中，所有单相半桥同步整流电路输出端口并联，作为系统输出端口接电容稳压滤波和直流负荷，输出电压为第三直流电压Udc3。
[0014]所述控制器包括第一计算单元、PI控制单元、第二计算单元、PWM调制单元，所述第一计算单元信号输出端与所述PI控制单元信号输入端相连，所述PI控制单元信号输出端与所述第二计算单元第二信号输入端相连，所述第二计算单元信号输出端与所述PWM调制单元信号输入端相连，所述PWM调制单元信息输出端与所述DC/DC变换器中半桥中频DC/AC电路控制端相连。
[0015]所述第一计算单元根据第三直流电压Udc3的参考值与第三直流电压Udc3的实测值计算直流电压偏差。
[0016]所述PI控制单元板根据所述直流电压偏差生成直流控制电压信号。
[0017]所述第二计算单元根据所述直流控制电压信号与正弦基准信号生成正弦调制信号。
[0018]优选地，对于所述正弦基准信号，同一DC/DC变换器中为两相互正交的正弦基准信号，不同DC/DC变换器中分别为依次均等错开相位角的两正弦基准信号。
[0019]所述PWM调制单元根据所述正弦调制信号生成所述DC/DC变换器中半桥中频DC/AC电路的控制信号。
[0020]进一步地，所述控制器控制多组DC/DC变换器输入端单相半桥中频DC/AC电路，使每组DC/DC变换器中两单相半桥中频DC/AC电路交流电压两相正交输出、不同组DC/DC变换器中单相半桥中频DC/AC电路交流电压依次均等错开输出。
[0021]本专利技术的有益效果在于：（1）该电源仅采用单相中频变压器，运行频率适中，同时输出直流电压侧采用同步整流电路结构，既避免大电流环节开关高速动作，又减小了开关通态电阻，可减小系统损耗，提升系统运行效率；（2）将所有单相半桥中频DC/AC电路输出电压均等地错开相位，可在开关器件运行频率适中的情况下，通过所有单相半桥同步整流电路输出电压谐波之间的相互抵消作用，降低最终输出电压纹波；（3）三相工频AC/DC变换器直流侧电压为第一直流电压Udc1，n组DC/DC变换器输入端级联，每一组DC/DC变换器承受的直流电压为第二直流电压Udc2，Udc2仅为Udc1的1/n，因
此，既降低了DC/DC变换器输入级开关器件耐压要求，又加大了对三相系统容量的利用率。与此同时，每一组DC/DC变换器输入级含两相正交逆变电压，正常运行时，直流电压几乎无波动，可降低三相工频AC/DC变换器稳压要求。
附图说明
[0022]通过参考附图，可更加清楚理解本专利技术的特征和优点，附图不应理解为对本专利技术进行任何限制。
[0023]图1是本专利技术提供的高效低压大容量直流电源及其控制方法总体结构框图。
[0024]图2是DC/DC变换器结构框图。
[0025]图3是单相半桥同步整流电路结构框图。
[0026]图4是DC/DC变换器控制器结构框图。
具体实施方式
[0027]下面将结合附图对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。
[0028]本专利技术提供了一种高效低压大容量直流电源及其控制方法，如图1所示，包括三相工频AC/DC变换器、本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种高效低压大容量直流电源及其控制方法，其特征在于，包括一组三相工频AC/DC变换器、多组DC/DC变换器及控制器，其中，所述DC/DC变换器包括两组单相半桥同步整流电路，其中，所述单相半桥同步整流电路包括单相半桥中频DC/AC电路、中频变压器、全波同步整流及驱动电路；所述工频AC/DC变换器用于将三相交流电压变换成第一直流电压Udc1；所述多组DC/DC变换器输入端级联、输出端并联，输入端通过级联分压将第一直流电压Udc1分成多组第二直流电压Udc2，输出端通过并联形成第三直流电压Udc3；所述控制器用于控制多组DC/DC变换器输入端单相半桥中频DC/AC电路，使每组DC/DC变换器中两单相半桥中频DC/AC电路交流电压两相正交输出、不同组DC/DC变换器中单相半桥中频DC/AC电路交流电压依次均等错开输出；所述中频变压器用于中频电压等级变换；所述全波同步整流及驱动电路用于中频交流整流。2.根据权利要求1所述的高效低压大容量直流电源及其控制方法，其特征在于，所述多组DC/DC变换器中，第一组DC/DC变换器输入端P与三相工频AC/DC变换器输出端P相连，第二组DC/DC变换器输入端P与第一组DC/DC变换器输入端N相连，第三组DC/DC变换器输入端P与第二组DC/DC变换器输入端N相连，依此类推，第n组DC/DC变换器输入端P与第n
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1组DC/DC变换器输入端N相连，第n组DC/DC变换器输入端N与三相工频AC/DC变换器输出端N相连，以此构成级联结构，并通过级联分压将三相工频AC/DC变换器输出端P和N之间的第一直流电压Udc1分成n组DC/DC变换器输入端P和N之间的第二直流电压Udc2，满足Udc1等于n倍Udc2。3.根据权利要求1所述的高效低压大容量直流电源及其控制方法，其特征在于，所述DC/DC变换器单相半桥同步整流电路中：单相半桥中频DC/AC电路交流输出第一端子从开关桥臂中点引出，与中频变压器第一绕组同相输入端相连；单相半桥中频DC/AC电路交流输出第二端子从直流侧中点引出，与中频变压器第一绕组反相输入端相连；中频变压器第二绕组同相输出端与全波同步整流及驱动电路中的开关SR1源极相连，中频变压...
【专利技术属性】
技术研发人员：谢斌，欧阳媚，肖华根，黄媛，莫芷伟，何文均，
申请(专利权)人：湖南科技大学，
类型：发明
国别省市：
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