摘要：介绍了10kw全桥移相zvspwm直流整流模块主电路和控制电路的设计，给出了主变压器和谐振电感的参数计算，最后给出了实验波形。

关键词：全桥移相；零电压开关；降频

引言

在大型发电厂中，由于需要的直流负荷比较大，蓄电池的容量通常都在2000a·h以上。若采用常规的10a或20a的开关整流模块，一般需要20个或10个以上的模块并联，并联数过多，对模块之间的均流会带来一定的影响，而且可靠性并不随着模块并联数的增加而增加，一般并联数最好在10个以下。目前，在电厂中大容量的直流充电电源采用相控电源的比较多，因此，很有必要开发针对电厂用户的大容量开关整流充电电源。本文介绍的10kw全桥移相zvspwm整流模块正是考虑了这种要求，它采用了加钳位二极管的zvs－fbpwm直流变换技术，控制电路采用uc3879专用全桥移相控制芯片，同时在轻载时采用了降低开关频率等技术，具有重量轻，效率高等优点。

图1

1 整流模块主电路设计与参数计算

整流模块的主电路原理框图如图1所示，由输入emi滤波器，整流滤波，zvs全桥变换器，输出整流滤波和输出emi滤波器等组成。

图1中由开关管s1～s4，钳位二极管d1及d2，谐振电感lr，隔直电容cb，主变压器t1以及吸收电阻和电容等组成全桥移相zvs变换器，其中s1及s3为超前管，s2及s4为滞后管。s1（s3）超前s4(s2)一定的角度，即移相角。s1～s4采用igbt单管并联组成，开关频率为25khz左右。

图2

1.1 变压器参数的设计

由于设计的全桥移相zvspwm整流模块的最大输出功率接近10kw，若采用常规的铁氧体磁芯，由于功率比较大，磁芯不太好选择，实际设计中磁芯采用了超微晶磁环。和铁氧体相比，超微晶材质具有较高的饱和磁密（可达1.2～1.6t）和较低损耗和优良的温度稳定性等优点，非常适宜用作大功率开关电源的主变压器的磁芯。

本模块的输入输出指标为输入304～456v，输出198～286v/35a。

1）直流母线的最低电压vdmin

vdmin≈vinmin×1.35=410.4v （1）

式中：vinmin为三相输入电压最低值304v。

2）变压器副边的最低电压v2min

v2min=(vomax＋vd＋vr)/dmax=(286＋3＋2)/0.95=306.3v （2）

式中：vomax为模块输出电压最高值，取为286v；

vd为整流二极管的压降，取为3v；

vr为变压器副边绕组内阻压降和线路压降，取为2v；

dmax为最大占空比,取为0.95。

3）变压器的变比n

n=vdmin/v2min=410.4/306.3=1.33

实际变压器原边取为21匝，副边为16匝，变比为21/16=1.3125。

1.2 谐振电感lr参数的设计

在全桥移相zvs变换器中，在超前管s1(s3)的开关过程中，由于输出滤波电感l1与谐振电感lr是串联的，而l1和谐振电感相比一般比较大，因此超前管很容易实现zvs；而在滞后管s2(s4)的开关过程中，由于变压器副边是短路的，此时依靠谐振电感lr的能量来实现zvs，因此滞后管实现zvs比较困难，一般设计在1/3满载负载以上实现零电压开关。

式中：cmos为开关管漏源极电容（包括外并电容），实际中取为3300pf；

vdmax为直流母线电压的最大值，取为

1.35×456=615.6v；

i1为滞后臂开关管关断时原边电流。

i1=(iomax/3＋δi1f/2)