功率硬件定制 | 高压DC-DC变流模块
发布时间：
2020-08-10 14:20
来源：
原创
一、样机外观
二、性能参数
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直流输入电压范围 |
80~160V（标况100V） |
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直流输出电压范围 |
≤1800V |
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电源效率 |
≥95% |
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输出电流 |
≤1.3A |
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开关频率 |
≥50kHz |
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最大占空比 |
0.46 |
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直流稳压精度 |
≤5% |
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直流稳流精度 |
≤5% |
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能量流动 |
单向流动，升压 |
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运行模式 |
串、并联双模式运行 |
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输入输出是否电气隔离 |
是 |
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动态响应时间 |
≤5ms |
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功率等级 |
2kW |
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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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