50A/220V全負(fù)載范圍軟開關(guān)電站操作電源功率模塊設(shè)計(jì)探討

1.概述

發(fā)電廠及變電站大容量直流系統(tǒng)組屏?xí)r充電模塊多采用10A或20A高頻模塊，而在大容量系統(tǒng)中這樣用會(huì)造成模塊數(shù)量眾多，組屏面數(shù)增加，故障點(diǎn)增多。所以，急需研制一種大容量的電源功率模塊來解決這些問題。基于此而研發(fā)了一種50A/220V全負(fù)載范圍軟開關(guān)電站操作電源功率模塊，該模塊具有以下技術(shù)特點(diǎn)：

⑴采用全橋變換電路拓?fù)?，輸出功率大?br style="margin-top: 0px; margin-right: 0px; margin-bottom: 0px; margin-left: 0px; padding-top: 0px; padding-right: 0px; padding-bottom: 0px; padding-left: 0px; "> ⑵移相軟開關(guān)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)ZVS＋ZCS-PWM，開關(guān)損耗小、效率高，附加元件少；
⑶特殊技術(shù)使軟開關(guān)條件與負(fù)載大小無關(guān)（全范圍軟開關(guān)）、減小環(huán)流和占空比丟失；
⑷模塊并聯(lián)互備份、先進(jìn)均流技術(shù)，可靠均流、熱拔插；
⑸采用先進(jìn)功率器件，提高效率、可靠性、降低成本；
⑹高頻開關(guān)工作，低噪聲，小體積；
⑺采用高頻輸出整流技術(shù)，減小損耗；
⑻采用高頻損耗低、居里點(diǎn)高的磁性材料，降低鐵損；
⑼采用無源功率因數(shù)校正（PFC）技術(shù)，以提高功率因數(shù)；
⑽采用EMI電路，減小差模共模干擾，改善EMI環(huán)境；
⑾采用專用控制集成芯片，電路實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)潔。

2. 相關(guān)技術(shù)背景簡(jiǎn)介

2.1無源功率因數(shù)校正與輸入EMI

電源功率因數(shù)（PF）為： ⑴

即諧波因數(shù)（失真因數(shù)）γ與相移因數(shù)的乘積。
對(duì)現(xiàn)代功率變換電路，；但諧波嚴(yán)重時(shí)，如不采取措施，則γ=0.5～0.8。
PFC分無源型、有源型。無源PFC實(shí)際上在輸入整流后，采用LC濾波電路來抑制電流諧波。而且，通過增大電感、減小電容可提高輸入功率因數(shù)。當(dāng)電感為無窮大時(shí)，三相電路的諧波因數(shù)γ≈0.955。實(shí)際上，電感足夠大，即可滿足PF要求。圖2為三相無源PFC的PF值與電感標(biāo)幺值的關(guān)系曲線。
如：當(dāng) 時(shí)，PF≈γ≈0.94,。

由于，從PFC要求的角度，電容可以很小。因此，只要電容的取值滿足直流紋波的要求即可。

仿真和以前產(chǎn)品實(shí)驗(yàn)也說明，滿足項(xiàng)目要求的PF≧0.92，具有較小電感L的無源PFC技術(shù)就可以滿足。 設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)采用特殊的整流技術(shù)、濾波電感和電容。

電源輸入的非線性引起的主要是低頻諧波干擾。高頻電磁干擾是開關(guān)電源EMI的另一類主要形式。它指150kHz—30MHz的高頻傳導(dǎo)干擾。分兩類：

差模干擾：高頻器件開關(guān)引起的輸入線之間的干擾；
共模干擾：即功率器件、變壓器與機(jī)殼地之間的漏電流引起的輸入線與機(jī)殼地之間的干擾。