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中波发射机专用开关直流稳压电源
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  开关稳压电源由于具有效率高、体积小、重量轻的特点,近年来获得了飞速发展。开关稳压电源高频化是其发展的方向,高频化使开关电源小型化,并使开关稳压电源进入更广泛的应用领域,特别是在高新技术领域的应用,推动了大功率产品的小型化、轻便化。近年来许多领域,例如邮电通信、军事装备、交通设施、仪器仪表、工业设备、家用电器等。安徽力盈电气有限公司SWP系列稳压电源则是针对广播电视发射机,通过先进的高频开关电源技术的应用,超宽范围的电源输入适应度和高稳定度输出电压,使负载的工作条件得以高度稳定,使发射机的输出信号质量得以很大的改善,大幅度提高了效率,采用有源功率因数校正技术,减小了对电网的污染。
  SWP系列稳压电源工作原理如下:
  系统组成如图所示,交流输入先经EMI滤波和浪涌抑制电路进入功率因数校正电路,得到420V直流,供给后级的DC/DC变换器降为140VDC,再经输出滤波电路输出。
前级的功率因数校正电路采用无损吸收电路实现软开关,后级的DC/DC变换级采用全桥相移谐振ZVSZCS控制实现开关过程的软化,功率部分都工作在软开关状态。其主要特点如下:

  一:采用全负载范围内软开关功率变换技术
  在逆变技术发展的初期,由于开关管是不能自关断的晶闸管(包括快速晶闸管),需要采用负载谐振技术,即RLC谐振技术,在晶闸管导通阶段过后产生一个反向电压来强迫关断晶闸管,但其不利因素也相当明显,为了解决负载谐振变换技术的不足给逆变器带来的问题,双零开关PWM变换技术应运而生,双零转换功率变换技术采用辅助开关管,利用短时谐振,使开关管零电压开通或零电流关断,前者称为零电压转换(ZVT),后者叫做零电流转换(ZCT),统称为双零转换变换技术,双零转换采用定频PWM工作方式,在开关过程中又具有软开关的功能, 功率变换技术还可以分为电压型变换技术和电流型变换技术两类:
  1、零电压(ZVS)开关变换技术(1)
  -变换电路及工作原理
  零电压开关(ZVS)可用于各种形式的变换电路。
  降压型(Buck)ZVS变换电路工作原理(L0很大,I0基本不变):
 t0时刻:vG变为零,T关断,Cr开始充电;
 t0-t1期间:Cr充电,VC<Vd,iL不变,在t1时刻,VC=Vd,iL开始下降;
 t1-t3期间:Cr与Lr谐振,VC为正弦半波,在t2时达到峰值VCM;


  t3-t4期间:Cr继续放电,到t4时刻,VC下降到零;
  t4-t5期间:对全波电路,VC反向,iL上升,iT=0;在t5时刻,VC到反向峰值,iL过零,在这段开通T时,不是零电压开通,但是是零电流开通。对半波电路,VC保持为零,iL上升,通过T的反向二极管;在t5时刻,iL过零,在这段开通T时,则为零电压开通。
  t5-t6期间:iL已上升到正向,全波电路VC反向,半波电路VC正向,若在这段时间才开通T,既不是零电压,也不是零电流,有开通损耗,应特别注意。

  2、零电流开关(ZCS)变换技术(1)
  -降压型全波ZCS电路及其原理
  t0时刻:开关管加驱动电压,开始导通;
  t0-t1期间:iL线性上升,diL/dt=Vd/Lr;
  t1-t3期间:Cr与Lr谐振,iL为正弦半波,在t2时达到峰值ILM;
  t3-t4期间:Lr续流,Cr放电,共同提供I0,在t4处,iL下降到零。
  t4-t6期间:Cr充电,电源提供I0的同时,与Lr反向谐振,在t5时iL达到反向最大值,iL流过二极管,到t6时回到零。
  若在t4或t6时刻,使T关断,则为ZCS开关,但很难精确控制。如果在t4-t6时间内使T关断,则不是ZCS,但由于iL=iT很小,端电压又是零,关断损耗也是零。
  零电流开关(ZCS)变换技术(2)
  -半波型ZCS变换
  t1-t4段与全波型相同;
t4-t6段iL保持为零,靠L0续流为Cr充电,VC上升,电流iL=0,VT=VC。因此半桥型ZCS变换为真正的零电流开关,但在关断时端电压不为零。

  二、交流输入功率因数补偿接近于1
  为了减少AC-DC交流电路输入端谐波电流造成的噪音和对电压产生的谐波“污染”,以保证电网供电质量,提高电网的可靠性;同时也为了提高输入端功率因数,以达到节能的效果;必须限制AC-DC电路的输入端谐波分量,SWP系列稳压电源,通过有源滤波器即在整流器和负载之间接入一个DC-DC开关变换器,应用电路反馈技术,使输入端电流ii波形跟踪交流输入正弦电压波形,可以使ii接近正弦。从而使输入端THD小于5%,而功率因数可以提高到0.99或更高。
  它的主要优点是:可得较高功率因数,如0.97~0.99,甚至接近1;THD小;可在较宽的输入电压范围(90~264V AC)和宽频带下工作;体积、重量小;输出电压也可保持恒定。由于我国电网运行质量较差,电压波动范围较大,功率因数普遍较低,电能利用率不高。电源模块采用APFC技术,大大增加了对电网的适应能力,即使在电网质量较差、电压波动较大的地区也能较稳定的运行,使电源系统的可
靠性增加,这也是“高技术保证高可靠性的”一种体现。

140V模块的功率因数可达到0.99。

  三、其它特点
  1、采用新型大容量器件IGBT,简化电路结构,提高了可靠性。
  2、实现恒功率型输出特性,可以提供比额定输出高出20%的电流。
  3、输入输出具有完善合理的保护措施,既提高了整流器的可靠性,又保护了用电设备;先进的模块化设计,多台并联自动均流;风机温控工作,提高了系统的可靠性。
  4、专业的输入、输出滤波电路和屏蔽绝缘设计使其具有良好的电磁兼容性和极小的电磁辐射。
  例SWP1450电源,其主要技术参数及环境参数:
  ●输入电压:单相三线交流100-280V输入(支持三相四线输入)
  ●输入电网频率:45~65Hz
  ●工作效率:≥93%
  ●功率因数:≥0.99
  ●输出直流电压:140V (-10V+5V可调)
  ●输出功率:≥7500W
  ●输出电流:0~50A(最大52A)
  ●负载调整率:≤±0.2% 电网调整率:≤±0.1%
  ●稳压精度:≤±0.1%
  ●电压调整率:≤±0.1%
  ●输出限流特性:短路52A
  ●输出纹波:≤-70dB
  ●环境温度:-10℃- +65℃
  ●环境湿度:≤95%
  ●温度系数(1/℃):≤±0.2‰
  ●延迟启动时间:1-5秒
  ●MTBF:≥10万小时
  ●外型尺寸(高×宽×深):220mm×480mm×350mm
  ●重量:约18kg
  ●散热:风冷,风扇随负载情况自动调速
  现在国内绝大多数中波广播发射机的末级供电,仍然采用变压器降压加上整流和LC滤波电路来供电,变压器的效率众所周知,远远没有开关稳压电源的效率高,其主要原因是招标竞争导致竞相压价,为了生存只好降低成本,而这些发射机生产厂家对同样功率的发射机出口产品,全部标配开关稳压电源,可见不是不配而是无可奈何。
  东北某省的骨干台反应,其中波发射机新购买时各项指标全部合格,但是使用一些年以后,某些技术指标呈现下降趋势,联系生产厂家解决,反复几次后,生产厂家也无能为力,遂建议给末级配置开关稳压电源,该发射台负责人联系我公司为其发射机设计制造了专用的开关稳压电源,安装使用后,技术指标大大改善并且一直使用至今保持良好的技术特性。此后又有很多发射台使用了我公司的中波发射机专用直流稳压电源来改造发射机的末级,都产生了良好的效果,改善了技术指标,提高了整机的效率,节约了电能和电费,真可谓既有社会效益又有经济效益,达到了双赢的目的。
  某广播电台中波3KW发射机上安装测试数据如下:
  安装前(使用原变压器供电):输入线电压:384V,平均输入线电流:5.4A,输出功率:3KW,整机效率:0.83。
  安装后(用SWP1450替原变压器及整流滤波部分):输入线电压:384V,平均输入线电流:4.9A,输出功率:3KW,整机效率:0.92。
  通过以上技术的应用,对提高广播调频发射机的各项技术指标具有非常积极的作用,且平均节能减耗10%左右,具有良好的经济效益和社会效益。■



来源:
阅读:437
日期:2013/1/24

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