【毕业设计】高频开关电源并联均流的技术研究

我国的直流控制电源的技术发展大致分为三个阶段初级应用阶段世纪年代初为初级应用阶段。

此阶段的直流电源技术基本是沿用国外或者搬用国外的传统做法。

其特点是系统容量小设备简陋，仅满足于小容量发变电工程要求，规划设计运行和管理尚未形成完整系统的规范体系直流系统事故及其导致的电力系统事故时有发生。

发展研究直流系统规范化阶段世纪年代中期至年代末为发展研究直流系统规范化阶段。

在此期间电力设计研究和制造部门进行了三件事编制修订了系列直流电源设计施工设备应用和运行管理的技术标准。

以阀控铅酸蓄电池和智能高频开关电源模块装置为代表的直流新技术新设备的开发和应用，奠定了直流电源技术的基础。

电力工程直流电源设计的标准化和规范化，先后三次修订了全国性的直流系统典型设计修订，有效地促进了电力工程直流系统设计的标准化和规范化。

现代电源技术应用阶段世纪末至今为现代电源技术应用阶段。

电力工程直流技术已跨入个崭新的现代电源技术时代。

电力控制电源正向高频化模块化数字化绿色化等的实现，将标志着这些技术的成熟，实现高效率用电和高品质用电的有机结合。

高频开关电源系统高频开关电源系统高频开关电源系统构成高频开关电源的开关部分是功率半导体管，通过功率管周期性地间断工作，控制开关器件的占空比来调整输出电压的大小。

开关电源的基本构成如图所示，其中的核心部分是变换器，进行功率转换，此外还有起动电路过流与过压保护电路噪声滤波等电路。

电阻和对输出进行采样，主要任务是检测输出电压的变化，并与基准电压比较，误差电压经过放大和脉宽调制电路，再通过驱动电路控制功率管，调节开关器件的占空比，从而调整输出电压的大小。

图是种电路实现形式。

变换器比较放大驱动器图开关电源的基本构成图开关型稳压电源的原理电路变换器有多种形式，运用最多的有变换器和谐振型变换器，其中变换器的工作波形为方波，谐振型变换器的工作波形为准正弦波。

开关型稳压电源的输入端的瞬态变化很多都表现在输出端。

提高开关频率后，能改善反馈放大器的频率特性，也能解决开关电源的瞬态响应问题。

输出端的滤波电路特性决定了负载的瞬态响应特性，所以提高开关电源的瞬态响应特性可通过提高开关频率减小输出滤波器的乘积来实现。

咸宁学院学士学位论文隔离型变换器变换器在大多数情况下需要隔离输入端与输出端，般采用变压器进行隔离，这类开关电源称为隔离型变换器。

该变换器把直流电压或电流变换为高频方波电压或电流，通过变压器升压或降压后，再通过整流器和滤波器变为平滑的直流电压或电流，故该变换器又称逆变整流型变换器。

下面介绍推挽型和全桥型这两种常见的隔离型变换器。

非隔离型变换器用到的场合不多，本文从略。

推挽型变换器推挽型变换器是典型的逆变整流型变换器，电路结构和工作波形如图所示。

加在变压器的次绕组上的电压幅值为输入电压，脉冲宽度为开关导通时间的脉冲波形，变压器的二次侧的电压通过二极管和的全波整流变为直流。

图推挽型变换器电路和工作波形开关和交替导通，当导通时，二极管处于通态当导通时，二极管处于通态当两个开关都关断时，和都处于通态，各承担半的电流，和断态时承受的峰值电压均为。

为了避免和同时导通引起的变压器次侧绕组发生短路，每个开关的占空比应满足的条件为，并且还要留有死区。

当滤波电感的电流连续时，输出电压和输入电压的关系是对推挽型变换器用软件做了仿真，电路图和波形图见附录。

全桥型变换器全桥型变换器电路如图所示，及是两对开关，重复交互通断。

而两对开关导通存在时间差。

所以变压器次侧所加的电压是脉冲宽度和其时间差相等的方波电压。

变压器二次侧的二极管将该电压整流后变成方波，再经滤波高频开关电源系统电路变为平滑的直流电给负载供电。

其工作波形如图所示。

图全桥型变换器电路图全桥型变换器工作波形当滤波电感的电流连续时，输出电压和输入电压的关系是全桥变换器的优点有两个是变换器只需个原边绕组，通过正反向电压得到正反向磁通，副边绕组采用全桥式全波整流输出。

因此变压器铁芯和绕组可得到最佳利用，从而使传送效率得到提高。

二是功率开关管可以在非常安全的情况下运行。

对全桥型变换器用软件做了仿真，电路图和波形图见附录。

控制器模块脉冲宽度调制控制器就是通过重复通断开关的工作方式把种直流电压或电流变换为高频方波电压或电流，再通过整流滤波电路变成另种直流电压输出。

变换器由功率开关管整流二极管及滤波电路等器件组成。

输入和输出间需要进行电气隔离时，可采用变压器进行隔离和般选择几百皮法至几千皮法，实际选择。

在串入补偿电阻是使负载均流回路有更好的相位裕度，实际选择。

和也可经过实际电路调整。

均流芯片的应用两台模块电源并联均流测试为验证最大电流自动均流法的均流效果，建立如图的仿真电路并对其进行仿真分析。

仿真时特建立了输出特性不致的两个模块进行并联均流分析。

对比加入均流控制前后的两模块的输出电流和和，检验其均流效果。

图两台模块电源并联仿真电路图输出电压与模块电流和无均流和有均流的测试结果如表所示。

表两台模块电源并联均流测试均流精度均流误差，均流精度。

咸宁学院学士学位论文无均流控制时，两模块并联运行的输出电流动态波形如图所示。

图两电源模块的动态波形无均流控制加入均流控制时，两模块并联运行的输出电流动态波形如图所示。

图两电源模块的动态波形加均流控制设计和实验结果表明，应用均流控制器构成均流电路，其均流精度可控制在以内，可靠性高。

芯片对低电压，大电流的电源模块的均流效果尤为明显。

结论和展望结论和展望最大电流自动均流法在电力高频开关电源中的应用目前，我国正大力实施变电站的无人值班管理，因此，对设备的选择将会朝着小型化无油化少维护或免维护及自动化程度高的方向发展。

高频开关直流电源正能适应这种要求，经过这几年的运行考验，这种产品的性能已逐步成熟稳定。

凭着优越的技术性能和良好的价格性能比，高频开关电源将成为直流电源更新换代的首选产品。

在电力系统中，直流电源作为继电保护自动装置控制操作回路灯光音响信号及事故照明等控制电源之用，是发电厂和变电站比较重要的设备。

因直流电源故障而引发的事故时有发生。

所以，对直流电源的可靠性稳定性具有很高要求。

传统的直流电源多数采用可控硅整流型。

近些年来，许多直流电源厂家推出智能化的高频开关电源，这种电源系统具有许多优点安全可靠自动化程度高具有更小的体积和重量综合效率高以及噪音低等，适应电网发展集中控制变电站的发展需要。

随着变电站大量继电保护装置自动化装置事故照明通信电源和交流不停电电源的直流逆变负载的增加，要求组建个大容量安全可靠不间断供电的直流电源系统。

如果采用单台电源供电该变换器势必处理巨大的功率电应力大，给功率器件的选择开关频率和功率密度的提高带来困难。

并且旦单台电源发生故障，则导致整个系统崩溃。

采用多个高频开关电源模块并联运行，来提供大功率输出是电源技术发展的个方向。

并联系统中每个模块处理较小功率，解决了单台电源遇到的问题。

对于多个模块并联运行电源系统的基本要求是是输入电压或者负载发生变化时，保持输出电压稳定二是控制各模块的输出电流，实现负载电流平均分配，均流动态响应良好。

为提高系统可靠性，并联系统应该具备以下特性实现冗余，当任意模块发生故障时，其余模块继续提供足够电能，整个电源系统不会崩溃实现热插拔，电源系统真正意义上的不间断供电均流方案无需外加均流控制单元使用条公共的低带宽均流总线来连接各模块单元，民主均流无疑是最经济最安全最合理的种选择。

在湖北境内的已投运的交流变电站有座，除了最早的平武工程投运的凤凰山变电站双河变电站的瑞典公司生产的相控型整流器未完全退出直流系统外，其余十七个变电站的直流电源全部为高频开关电源。

早期的高频开关电源由于生产厂家采用的均流方式不完善，导致襄阳变电咸宁学院学士学位论文站凤凰山变电站的直流通信用的高频开关电源模块由于不均流过载的模块损坏，其负载加至其他运行模块，减少正常模块的运行寿命，导致不安全隐患时有发生相反，直流高频开关电源生产厂家的设计的均流方式全部采用的最大电流自动均流法，未出现不均流现象，保证了直流系统的安全稳定运行。

经验总结与不足本论文所做的主要工作是研究介绍了几种常用的负载均流方法及电路分析。

通过比较几种均流方法，总结出民主均流法是高频模块并机使用的最佳方案。

民主均流法比其他方式均流有以下优点均流精度高外围电路设计简单该方式均流动态特性好，模块故障自动退出均流，不影响系统正常工作易于做热插拔，操作方便于不影响直流负载供电的情况下检修故障模块。

同时本文也存在不足之处，比如二极管总存在正向压降，因此主模块的均流会有误差均流是个从模块电流上升并超过主模块电流的过程，系统中主从模块的身份不断交替，各模块输出电流存在低频振荡。

但可能在硬件实现上有定的困难，有可能忽略了实际应用中些潜在的问题，所以论文中用到的大多还是关于民主均流方法，其他三类均流方法也各有优点。

但是希望能在以后的时间里对电力高频开关电源并联均流方面作继续研究努力。

致谢致谢毕业论文暂告收尾，这也意味着我在咸宁学院的四年学习生涯既将结束。

回首既往，自己最宝贵的时光能在众多学富五车才华横溢的老师们的熏陶下度过，实是荣幸之极。

在这四年的时间里，我在学习上和思想上都受益非浅。

这除了自身努力外，与各位老师同学和朋友的关心支持和鼓励是分不开的。

论文的写作是枯燥艰辛而又富有挑战的。

高频开关电源是电气工程学科直探讨的热门话题，老师的谆谆诱导同学的出谋划策及家长的支持鼓励，是我坚持完成毕业论文的动力源泉。

在此，我特别要感谢我的指导老师刘芳梅老师。

从论文的选题文献的采集框架的设计结构的布局到最终的论文定稿，从内容到格式，从标题到标点，她都费尽心血。

没有刘芳梅老师的辛勤栽培孜孜教诲，就没有我论文的顺利完成。

感谢级电气工程及其自动化的各位同学，与他们的交流使我受益颇多。

最后要感谢我的家人以及我的朋友们对我的理解支持鼓励和帮助，正是因为有了他们，我所做的切才更有意义也正是因为有了他们，我才有了追求进步的勇气和信心。

时间的仓促及自身专业水平的不足，整篇论文肯定存在尚未发现的缺点和。

恳请阅读此篇论文的老师同学，多予指正，不胜感激，咸宁学院学士学位论文参考文献参