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功率硬件定制 | 高压DC-DC变流模块

功率硬件定制 | 高压DC-DC变流模块

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【摘要】:
功率硬件定制 | 高压DC-DC变流模块

一、样机外观

 

 

二、性能参数

 

直流输入电压范围

80~160V(标况100V

直流输出电压范围

1800V

电源效率

≥95%

输出电流

1.3A

开关频率

≥50kHz

最大占空比

0.46

直流稳压精度

≤5%

直流稳流精度

≤5%

能量流动

单向流动,升压

运行模式

串、并联双模式运行

输入输出是否电气隔离

动态响应时间

≤5ms

功率等级

2kW

输出纹波

≤1%


 

三、产品拓扑

 

电源的主电路结构如下图所示,由两个单相逆变桥输入串联、高频变压器、输出整流滤波电路部分组成。

 

 

图1 电源主电路结构

 

采用输入串联,输出串并联的拓扑结构,能够有效减小MOSFET的电流应力,而且能够解决传统移相全桥转换器的宽范围输出电压问题。下图为简化的主电路图。

 

 

图2电源主电路简化图

 

电源工作在两个工作模式,即输入并联输出串联(移相控制模式)与输入并联输出并联(占空比控制模式)两种工作模式。通过移相改变输入电压的极性从而对输出串并联模式的切换。图3所示输入串联输出串联模式:

 

 

图3 电源工作在输出串联模式

 

通过逐渐移相改变电压极性,工作模式由输出串联改变为图4所示输出并联模式。

 

 

图4 电源工作在输出并联模式

 

 

 

四、硬件测试分析

 

1.1.测试项目

 

测试1:输入160V,升压500V,负载460欧姆

输出电压波形截图:

 

 

第一个H桥下桥壁控制波形,第二个H桥下桥壁控制波形截图:

 

 

测试2:输入160V,升压1000V,负载780欧姆

输出电压波形截图:

 

 

第一个H桥下桥壁控制波形,第二个H桥下桥壁控制波形截图:

 

 

测试3:输入106V,升压1800V,负载1.9千欧姆

输出电压波形截图:

 

 

第一个H桥下桥壁控制波形,第二个H桥下桥壁控制波形截图:

 

 

测试4:1800V  电压文波测试:

 

 

测试5:1800V  加载测试:

 

 

1.2.测试结果分析

 

通过以上实验验证:

1、当升压比小于10倍时,DCDC采用占空比方式控制,随着负载增加占空比值随之增加。

2、当升压比大于10倍时,DCDC即使在30%带载时,会出现从占空比控制方式自动切换至移相控制方式,且二者切换自动无缝完成。随着负载增加,移相角度随之增大。

3、测试文波,在1800V输出时,文波电压小于8V,满足小于1%要求。

4、从空载至满载时,电压会瞬间跌落,在5ms以内完成电压恢复控制。基本满足响应速度的要求。

5、在满载至空载时,电压基本没有发生变化。

 

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