本发明专利技术公开了一种大功率简化型电解电镀高频开关电源及其控制方法，大功率简化型电解电镀高频开关电源包括基于三相二臂的三相逆变器，由单相半桥逆变器、高频耦合变压器和低压全波整流器串联组成的高频DC/DC变换器，基于三相二臂的三相逆变器由两个开关臂和直流侧两串联电容支路并联组成，单相半桥逆变器由一个开关臂和直流侧两串联电容支路并联组成，两者共用一组直流侧电容，三相逆变器的输入端通过三相电感L与电网相连，三相逆变器的输出端与单相半桥逆变器相连，该开关电源开关器件少、损耗小、效率高、直流电流纹波小，响应速度快、电压电流畸变小。本发明专利技术的方法提高了三相逆变器的响应速度，实时跟踪负载功率的变化。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及开关电源及其控制方法，具体是一种大功率简化型电解电镀高频开关电源及其综合控制方法。
技术介绍
在电力电子技术的应用及各种电源系统中，开关电源技术均处于核心地位。在电动汽车，变频传动和电解电镀行业中，更是离不开开关电源技术，通过开关电源改变用电频率，从而达到近于理想的负载匹配和驱动控制。传统的晶间管或者二极管整流电路非常庞大而笨重，如果采用高顿开关电源技术，其体积和重量都会大幅度下降，而且可极大提高电源利用效率、节省材料、降低成本，实现高效率用电和高品质用电相结合。针对大型电解电镀电源，传统电镀电解直流电源采用晶闸管相控整流模式，所以当可控硅导通角小时功率因数低，对电网产生谐波含量大，直接导致配备电力变压器、连接导线、开关等容量增加，一般容量大的可控硅整流器还需要增加额外的谐波治理和功率因数补偿装置，使得用户总投资成本大大增加。本专利技术采用一种三相逆变器进行高效PWM整流。利用高频PWM调制，控制开关管的开通与关断时间，来实现直流侧调压的目的，它的功率因数非常高，一般可以达到0. 95以上，谐波含量也小，具有控制精度高，输出波形好，节能省电等特点。高频开关电源的DC/DC 变换侧采用一种单相半桥逆变器，高频耦合变压器和低压全波整流器构成的拓扑结构，它能将直流电逆变成高频交流电，然后通过低压全波整流器转换为期望的电压电流信号，因此它可以实现能量的高效传输，大大提高开关电源的效率。此外，高频开关电源对电网容量要求也更小，同样大的电源，所需的电网容量可以降低20-30%。因此，高频开关电源控制以其速度快、稳压/稳流精度高、功率因素及效率高、纹波系数低，对电镀电源质量更有优势， 成为开关电源的重要选择。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种开关器件少、损耗小、效率高、响应速度快、电压电流畸变小的大功率简化型电解电镀高频开关电源，并提供一种该高频开关电源的综合控制方法，提高三相逆变器的响应速度，实时跟踪负载功率的变化，并实现三相逆变器高功率因数的PWM整流，达到电能的高效利用，减小系统的电压和电流畸变率，大大提高高频开关电源工作效率。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是一种大功率简化型电解电镀高频开关电源，包括基于三相二臂的三相逆变器，由单相半桥逆变器，高频耦合变压器和低压全波整流器串联组成的高频DC/DC变换器，所述基于三相二臂的三相逆变器由两个开关臂和直流侧两串联电容支路并联组成，单相半桥逆变器由一个开关臂和直流侧两串联电容支路并联组成，两者共用一组直流侧电容，三相逆变器的输入端通过三相电感L与电网相连，三相逆变器的输出端与单相半桥逆变器相连。所述的大功率简化型电解电镀高频开关电源的控制方法的步骤为1)检测直流侧电压Ude与给定值Uref相减后，通过PI控制器调节后输出一个调压指令信号I。ut ；2)检测直流侧负载功率PD，根据能量平衡原理计算出三相侧的相电流幅值，即为前馈指令信号Is Is = 2Pd/ 3U其中，U为三相侧的相电压幅值；3)将前馈指令信号Is与调压指令信号I。ut叠加，然后分别乘以各相的同步信号， 求得基于三相二臂的三相逆变器的两相开关臂电流参考信号为权利要求1.一种大功率简化型电解电镀高频开关电源，包括基于三相二臂的三相逆变器，由单相半桥逆变器，高频耦合变压器和低压全波整流器串联组成的高频DC/DC变换器，其特征在于，所述基于三相二臂的三相逆变器由两个开关臂和直流侧两串联电容支路并联组成， 单相半桥逆变器由一个开关臂和直流侧两串联电容支路并联组成，两者共用一组直流侧电容，三相逆变器的输入端通过三相电感L与电网相连，三相逆变器的输出端与单相半桥逆变器相连。2.—种权利要求1所述的大功率简化型电解电镀高频开关电源的控制方法，其特征在于，该方法的步骤为1)检测直流侧电压ud。与给定值Uref相减后，通过PI控制器调节后输出一个调压指令信号Iout ；2)检测直流侧负载功率PD，根据能量平衡原理计算出三相侧的相电流幅值，即为前馈指令信号Is 3.根据权利要求2所述的大功率简化型电解电镀高频开关电源的控制方法，其特征在于，对所述高频DC/DC变换器采用的电流电压双环控制方法包括以下步骤1)检测负载直流侧电流i。，检测结果与给定值L相减，经过PI控制器和限幅环节，得到直流电流外环控制输出2)检测负载直流侧电压V。 ，检测结果与给定值Γ:相减，经过PI控制器和限幅环节，得到电压内环控制输出，即为半桥逆变器的占空比信号d。；3)通过高频PWM调制，得到单相半桥逆变器开关器件的控制信号，驱动开关管得到期望的输出电压电流信号。全文摘要本专利技术公开了一种，大功率简化型电解电镀高频开关电源包括基于三相二臂的三相逆变器，由单相半桥逆变器、高频耦合变压器和低压全波整流器串联组成的高频DC/DC变换器，基于三相二臂的三相逆变器由两个开关臂和直流侧两串联电容支路并联组成，单相半桥逆变器由一个开关臂和直流侧两串联电容支路并联组成，两者共用一组直流侧电容，三相逆变器的输入端通过三相电感L与电网相连，三相逆变器的输出端与单相半桥逆变器相连，该开关电源开关器件少、损耗小、效率高、直流电流纹波小，响应速度快、电压电流畸变小。本专利技术的方法提高了三相逆变器的响应速度，实时跟踪负载功率的变化。文档编号H02M7/12GK102223090SQ20111016365公开日2011年10月19日 申请日期2011年6月17日 优先权日2011年6月17日专利技术者刘芸, 张寅 , 王刚, 王晓, 罗安, 谢宁, 马伏军 申请人:湖南大学本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种大功率简化型电解电镀高频开关电源，包括基于三相二臂的三相逆变器，由单相半桥逆变器，高频耦合变压器和低压全波整流器串联组成的高频ＤＣ／ＤＣ变换器，其特征在于，所述基于三相二臂的三相逆变器由两个开关臂和直流侧两串联电容支路并联组成，单相半桥逆变器由一个开关臂和直流侧两串联电容支路并联组成，两者共用一组直流侧电容，三相逆变器的输入端通过三相电感Ｌ与电网相连，三相逆变器的输出端与单相半桥逆变器相连。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：罗安，马伏军，谢宁，张寅，王刚，王晓，刘芸，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：43
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