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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 |
是 |
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。