大功率交流波器设计方案

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大功率交流斩波器的研究与开发

ＲｅｅｒｈｎＤｅｅｏｓａｃａｄｖｌｐｍｅｆＨｉｈｎｔｏｇＰｏｗｅＣｒＡＣｈｏｐｅｐｒ
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一种大功率可调开关电源的设计方案

一种大功率可调开关电源的设计方案设计方案：大功率可调开关电源一、方案描述本设计方案旨在实现大功率可调开关电源的设计。

开关电源是一种稳定的直流电源，通过调节开关器件的导通和截断来实现输出电压的调节。

本方案将采用开关电源的基本原理，并添加一些改进措施，以提高其功率和可调性。

二、关键技术和参数选择1.输入电压范围：220VAC2.输出电压范围：可调0-60VDC（以60V为例）3.输出电流范围：可调0-20A（以20A为例）4.输出功率：最大功率为1200W5.开关频率：采用高频开关，例如50kHz6.转换效率：高效转换，目标设定在90%以上三、设计流程1.输入电路设计：a.采用220VAC输入，通过整流电路将输入电压转变为整流波形。

b.通过滤波电路对输入电压进行滤波，去除高频杂波和纹波。

2.控制电路设计：a.采用微控制器或专用的开关电源控制IC来实现对开关管的控制和保护功能。

b.设计反馈电路，实时监测输出电压和电流，并通过控制电路对其进行调节。

3.开关电路设计：a.选择适当的功率开关管、二极管和电容，以满足最大输出功率和高效转换的要求。

b.设计恰当的开关电路拓扑结构，如半桥、全桥等，以提高功率密度和性能。

4.输出电路设计：a.通过输出变压器降低输出电压并提高输出电流。

b.根据输出电流的需求选择合适的电感和电容进行滤波和稳压。

5.保护电路设计：a.设置过载保护，当输出电流超过设定值时，自动切断开关管的导通。

b.设置过温保护，当开关管温度达到设定值时，自动切断开关管的导通。

6.效率改进措施：a.选择高效的开关器件，减小开关管的导通和截断过程中的能量损耗。

b.优化电路结构和参数，减小电源电路的损耗和杂散产生。

7.调试和优化：a.进行原理性实验，验证电路的基本工作原理和性能。

b.对电路进行稳定性和可靠性的测试，确定电路在不同负载下的性能。

四、预期效果本设计方案旨在实现大功率可调开关电源的设计，具有可调电压和电流的功能，并满足1200W的最大输出功率。

一种大功率交流恒流源的设计

电气传动2021年第51卷第23期摘要：针对某些低压电气设备需要对特定电流的热效应进行严格测试的需求，设计了一种具有多种运行模式的大功率交流恒流源装置。

该恒流源装置采用多组逆变H 桥共直流母线的电路拓扑，以矢量控制作为核心算法，根据不同的测试需求，可选择不同的运行模式，包括单相独立运行模式、单相并联运行模式以及三相运行模式。

经过实验验证，所提出的具有多种运行模式的恒流源完全可以满足不同种类低压电气设备的测试需求，并且基于矢量控制理论的控制策略使该恒流源装置实现可靠高效运行，获得了低谐波、高精度的输出电流，具有广阔的应用范围和市场前景。

关键词：恒流源；逆变H 桥；LCL 滤波器；矢量控制中图分类号：TM464文献标识码：ADOI ：10.19457/j.1001-2095.dqcd22030Design of High Power AC Constant Current SourceSUN Chuanjie ，TIAN Kai ，CHU Zilin ，YANG Jingran ，ZHANG Zhonglei（Tianjin Research Institute of Electric Science Co.，Ltd.，Tianjin 300180，China ）Abstract:For some low-voltage electrical equipment that requires strict testing of the thermal effects of specific currents ，a high power AC constant current source with multiple operating modes was designed.The constant current source adopts the circuit topology of multiple sets of H-bridge inverter common DC bus ，and uses vector control as the core algorithm ，according to different test requirements ，different operation modes can be selected ，including single-phase operation in independence ，single-phase operation in parallel and three-phase operation.Experimental results demonstrate that the constant current source can meet the testing needs of different types of low-voltage electrical equipment ，the control strategy based on vector control theory enables the constant current source to operate reliably and efficiently ，and obtains low harmonic ，high-precision output current ，the constant current source has a wide range of applications and market prospects.Key words:constant current source ；H-bridge inverter ；LCL filter ；vector control基金项目：天津电气院科研开发创新基金（GE2017ZL002）作者简介：孙传杰（1988—），男，硕士，工程师，Email ：***************一种大功率交流恒流源的设计孙传杰，田凯，楚子林，杨敬然，张中磊（天津电气科学研究院有限公司，天津300180）交流恒流源被广泛应用于低压电气设备的型式试验，当前市场份额基本被国内产品占据。

100W功放设计方案

100W功放设计方案一、功放设计指标：1、频率范围：68MHz-2400MHz (分7段),即68MHz ~ 120MHz120MHz ~ 200MHz200MHz ~ 350MHz350MHz ~ 600MHz600MHz ~ 1000MHz1000MHz ~ 1800MHz1800MHz ~ 2400MHz2、增益：40dB3、功率：50dBm4、带内平坦度：+/- 3dB5、谐波抑制：>=50dB二、监控功能：1、前向功率检测2、功放故障告警3、功放开关三、方案设计：本功放为100W大功率宽带功放，为宽带匹配，采用传输线变压器作输入输出匹配，功放管采用推挽结构。

线性要求为谐波抑制，对三阶互调要求不高，为简化设计，可在功放输出接一低通滤波器，滤除谐波分量，末级功放可以饱和功率输出，推动级为防止非线性叠加，采用功率回退。

现以600MHz—1000MHz 功放为例说明。

功放管选择：采用Polyfet公司的SK202、LK802和LB401。

功放模块框图如下：100W功放由四级放大器级联组成，各级指标如下：放大级管子输出幅度（dBm）增益（dB）形式第一级AH101 14 13 单管第二级SK202 27 13 推挽第三级LK802 40 12 推挽第四级LB401 50 10 推挽四、器件介绍：1、AH101：应用电路：2、SK202：3、LK802：4、LB401：五、匹配设计：以LB401为例，其输入输出阻抗为：由图可见，LB401管子在1000MHz时Zin=1.4-j3.6，Zout=2+j6.8。

因管子在600MHz—1000MHz宽带工作，考虑到低频增益大，高频增益小，阻抗匹配在高频，低频造成一定的失配，使整个频带内增益波动比较小。

故采用1000MHz时的阻抗值为匹配阻抗，为最大功率传输，采用共轭匹配。

为宽带匹配，匹配电路采用传输线变压器，传输线变压器形式为1:1的不平衡-平衡变换和4:1的平衡-平衡变换。

大功率超声波发生器的设计

大功率超声波发生器的设计陈太洪(常州技术师范学院电气信息工程系,江苏常州213001)摘要:本文简要介绍了印花机用的一种特殊开关电源的设计,即1K W 超声波发生器的设计,该设计以串联谐振作为主回路,并采用了功率因素校正电路,具有较高的效率和良好的可靠性。

关键词:开关电源;串联谐振;功率因素中图分类号:TM44文献标识码:A收稿日期:2001_05_10;修回日期:2001_09_19作者简介:陈太洪(1972-),男,江苏丹徒人,常州技术师范学院电气信息工程系助理实验师.0引言开关电源是一种高频、高效率的电力变换装置。

随着新理论、新技术、新器件的不断出现和成熟,开关电源在重量、体积、效率、用铜用铁及能耗等方面比线性电源有着明显的优势,因此开关电源得到迅速发展,广泛应用于各个领域。

1K W 超声波发生器是应印花机用户对大功率超声波发生器的需求而研制,选用当今国际上电源界公认可靠性较高的串联谐振电路,采用了PWM 调制方式,并且引入功率因素校正电路,具有高效率、高稳定度、高可靠性的特点。

1电路概述超声波发生器要求能输出3K V 正弦波信号,频率约为33K Hz ,以便和印花机上的换能器石英晶片相匹配。

整个电路设计可以分成图1所示几个部分。

图1输入为单相200~240V A C 50Hz 。

通过软起动电路、变压整流、功率因素校正电路、输入滤波电路,得到约?160V 的直流电压送到开关电路。

常州技术师范学院学报JO URNA L OF C HA NGZ HO U T EACHERS CO LL EGE OF TEC HN OL OG Y 第7卷第4期2001年12月Vo 1.7,N o.42001Dec.,常州技术师范学院学报24第7卷图2开关电路将320V 直流电压转换成频率约为33K Hz 的正弦波,然后送给换能器将电能转换成热能。

软起动电路使得在交流电加入瞬间,主继电器不会马上吸合,而是在辅助电源延时1秒后再动作,这样可有效抑制浪涌对电路的冲击损害。

DSP的大功率开关电源的设计方案

ADC采样模块首先对ADC进行初始化，确定ADC通道的级联方式，采样时间窗口预定标，转换时钟预定标等。然后启动ADC采样，定义三个数组依次存放电压、电流和温度的采样结果，对每一个信号采样8次，经过移位还原后存储到相应的数组中，共得到3组数据。如果预定的ADC中断发生，则转人中断服务程序，对采样的数据进行分析、处理和传输。以电压采样为例，其具体的流程图。
1 .电源的总体方案
本文所设计的开关电源的基本组成原理框图，主要由功率主电路、DSP控制回路以及其它辅助电路组成。
开关电源的主要优点在“高频”上。通常滤波电感、电容和变压器在电源装置的体积和重量中占很大比例。从“电路”和“电机学”的有关知识可知，提高开关频率可以减小滤波器的参数，并使变压器小型化，从而有效地降低电源装置的体积和重量。以带有铁芯的变压器为例，分析如下：
DSP的大功率开关电源的设计方案
引言:
信息时代离不开电子设备，随着电子技术的高速发展，电子设备的种类与日俱增，与人们的工作、生活的关系也日益密切。任何电子设备又都离不开可靠的供电电源，它们对电源供电质量的要求也越来越高。
目前，开关电源开关电源以具有小型、轻量和高效的特点而被广泛应用于电子设备中，是当今电子信息产业飞速发展不可缺少的一种电源。与之相应，在微电子技术发展的带动下，DSPDSP芯片的发展日新月异，因此基于DSP芯片的开关电源拥有着广阔的前景，也是开关电源今后的发展趋势。
图1 系统组成框图
设铁芯中的磁通按正弦规律变化，即φ= φMsinωt，则：
电流采样的原理与电压采样类似，只是在电路中要通过电流传感器将电流信号转换为电压信号，然后再进行采集。

LC大功率滤波器

率（ｗｌｍＤＫ）。版社。２００９．
２］ＲｅｉｎｈｏｌｄＬｕｄｗｉｇ。ＰａｖｅｌＢｒｅｔｃｈｋｏ．射频电路设计一理论与应用［Ｈ］．滤波器的承受功率是２０００瓦，损耗小于０．２ｄＢ，ＡＬ２０３陶瓷的［北京：电子工业出版社。２００２．热传导率是２９．３ｗ／ｍ［￣ｆ，聚四氟乙烯的热传导率是０．２７ｗ／ｍ［Ｙ￣假３］ＥＲＧ埃克尔特．ＲＨ德雷克．传热与传质［Ｈ］．北京：科学出版社，１９６３．设以热损耗是１００瓦，按公式（３）、（４）进行计算，ＡＬ２０３陶瓷基板的温［［４］张洪流。等．流体流动与传热［Ｈ］．北京：化学工业出版社．２００１．升在５ ℃左右，而聚四氟乙烯板的温升在５００＂Ｃ左右。当然，散热方式
在电路设计中插入器件画出电路图，并引入变量对电感和电容
值进行调谐，最后仿真结果如图２。
得出仿真的电感和电容值后，按公式（１）、（２）计算出实际线圈和陶瓷基板的大小。
ｃ：了６Ａ
：
４设计中的一些细节
带通滤波器在设计时选用了理想模型，电感和电容按理论值所制作出的滤波器频率会稍有偏差，需要对电感和电容做细微的
３带通滤波器的测试
调试完成后的带通滤波器实物图如图３。
带通滤波器用矢量网络分析仪测试通带、抑制、回波的小信号，结果如图４。

100W单相交-直-交变频电路要点

辽宁工业大学电力电子技术课程设计（论文）题目：100W单相交-直-交变频实验装置院（系）：电气工程学院专业班级：电气105班学号：100303145学生姓名：王林指导教师：（签字）起止时间：2012-12-31至2013-1-11课程设计（论文）任务及评语院（系）：电气工程学院教研室：电气Array注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算摘要单相交-直-交变频电路在工业生产，生活娱乐，仪器运行等很多方面都有着广泛的应用，其中目前应用最广泛的应属于电网互联。

单相交-直-交变频电路可分为主电路和控制电路，其主电路包括整流电路、滤波电路和逆变电路，而控制电路包括控制电路、驱动电路和保护电路。

本设计对于整流部分采用不可控制整流电路；滤波部分采用LC低通滤波器，得到高频率的正弦波交流输出；逆变部分由四只IGBT管组成单相桥式逆变电路。

控制电路选用以单片集成函数发生器ICL8038为核心组成，生成两路PWM信号，分别用于控制两对IGBT；驱动电路采用了具有电气隔离集成驱动芯片M57962L；保护电路采用双D触发器CD4013。

关键词：整流；滤波；逆变；PWM；IGBT目录第1章绪论 (1)1.1电力电子技术概况 (1)1.2本文设计内容 (1)第2章 100W单相交-直-交变频电路设计 (2)2.1100W单相交-直-交变频电路总体设计方案 (2)2.2具体电路设计 (3)2.2.1 主电路设计 (3)2.2.2 控制电路设计 (5)2.3元器件型号选择 (9)2.4系统调试或仿真、数据分析 (10)第3章课程设计总结 (13)参考文献 (14)附录Ⅰ控制电路原理图 (15)附录Ⅱ驱动和辅助电源原理图 (16)第1章绪论1.1电力电子技术概况集中发电、远距离输电和大电网互联的电力系统是目前电能生产、输送和分配的主要方式。

但是在配电网中，城市居民和商业用户、农村和半城镇区域的负荷具有很大的随机波动性。

高空低气压环境下大功率滤波器设计

第３３卷第４期
２０１４年ｌ２月
通
信
对
抗
Ｖ０１．３３Ｎ０．４Ｄｅｃ．２０１４
Ｃ０ＭＭＵＮＩＣＡＴ１０ＮＣ０ＵＮＴＥＲＭＥＡＳＵＲＥＳ
高空低气压环境下大功率滤波器设计
徐健，卫明
（中国电子科技集团公司第三十六研究所，浙江嘉兴３１Байду номын сангаас４０３３）
摘要：滤波器因为存在多个谐振电路，谐振电压非常高，在高空低气压环境下极易打火。一旦出现打火现象即不能正常工作，严重情况下相关部件会烧毁。就低气压下气体放电基本原理与射频功率容量
原理，结合相关试验，对大功率滤波器的设计作较详细的分析。
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｉｌｔｅｒｗｏｕｌｄｃｏｍｐｌｅｔｅｌｙｅｌｉｎｉｎｆａｔｅｓｉｇｎａｌｓａｂｏｖｅｔｈｅｃｕｔｏｆｒｅｆｑｕｅｎｃｙ，ａｎｄｐｅｒｆｅｃｔｌｙｐａ￣ｓｓｓｉｎａｇｌｓｂｅｌｏｗｔｈｅｃｕｔｏｆｒｆｒｅｑｕｅｎｃｙ．Ｉｎｒｅａｌｉｆｌｔｅｒｓ，ｖａｒｉｏｕｓｒａｄｅ —ｏ瓜ａｒｅｍａｄｅｔＯｇｅｔｏｐｔｉｍｕｍｐｅｆｏｒｒｍａｎｃｅｆｏｒａｇｉｖｅｎａｐｐｌｉ — ｃａｔｉｏｎ．Ｂｙｅｓｔａｂｈｓｈｉｎｇｔｈｅｍｏｄｅｏｆｄｅｓｉｇｎｏｆｂｕｔｔｅｒｗｏｒｔｈｌｏｗ —ｐａｓｓｉｎｇｗａｖｅ —ｆｉｌｔｅｒ，ｗｅｃａｎｄｅｉｇｎａｈｉｇｈ—ｐｏｗ—

C波段大功率谐波滤波器设计

二二
Ｅ＿蛐鼬ｔ■ ｍ＾叠抑＊Ｂ蚋
田１谐波滤波器的低通原型电路和近似响应
最平坦型响应的数学表达式为：
Ｌ（）＝ｌｏ０１占旦１Ａ∞ ｏｇｌ＋ｆＩｌ１
、１， ∞
之所以称之为最平坦型响应就是因为其功率转
移函数１占旦ｌ在关于∞的＋ｆ所有２次多项式ｎ
∞ ≥ ∞，
在上面的表达式中：占＝１（一１其中０），小，阻带抑制高，特别适用于大功率发射机的谐是通带最大衰减； ∞表示工作频率， ∞ 为截止频波滤波场合。率或最高通带频率；是电抗元件数目，ｎｎ若为偶
２谐波滤波器的低通原型
谐波滤波器可以用低通滤波器来实现。其
为：
Ｘ＝Ｚｓ（ｌｖＺｔｌｏｉｔ／）ｎｏｏｌｖｏ
Ｂ＝２０ａ（ｏ２）ＹＭＩｙｔｎｔｌｖｏｖｌ
３低通原型滤波器的设计方法
对于一个低通原型滤波器来说，其设计条件应有截止频率 ∞ ，通带最大衰减，阻带最低工
上式的近似等效中要求ｔｌ。ｏｖ＜ｌ当传输线很短且端接洽当时，则可近似认为其与一个单独的电抗元件相等效。对于两端接有高阻抗线的低阻抗传输线小段来说，在其型等效电路中的串联电抗Ｘ很小，而其两端串接的高阻抗线的电抗很大，故可以忽略，于是可以等效为一个单独的并联电容。同理，对于两端接有低阻抗线的
、Ｏ）１，
中∞ ＝０处具有最大可能数目的零导数，曲线图
Hale Waihona Puke 像最平坦。切比雪夫型响应的数学表达式为：

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70A交流输入滤波器设计原则、网络结构、
参数选择和工艺特点
1设计原则——满足最大阻抗失配
因为滤波器设计的原则是最大程度地满足阻抗失配原则。

对于EMI信号，电感是高阻的，电容是低阻的，所以，电源EMI滤波器与源或负载的端接应遵循下列原则：如果源内阻或负载是阻性或感性的，与之端接的滤波器接口就应该是容性的。

如果源内阻或负载是容性的，与之端接的滤波器接口就应该是感性的。

具体到我所电源的实际电路来说源内阻一般为交流电网，对于交流电网来说，火线与中线之间是低阻抗的。

所以与之端接的滤波器接口就应该是感性的。

而负载为高阻抗的。

所以与之端接的滤波器接口就应该是容性的。

我所自制的滤波器均是遵循这个原则设计的。

2网络结构
EMI信号包括共模干扰信号CM和差模干扰信号DM，CM和DM的频率分布大概以1MHz为分界线。

1MHz以下的干扰频率以差模干扰为主，1MHz以上的干扰频率以共模干扰为主。

以往我所电源的传导测试主要的超标点一个是20KHz附近（可控硅电路的干扰），另一个是130KHz附近（PFC电路的开关频率）。

主要是以差模干扰为主。

所以3KW模块化电源（战术互连网）控制箱70A市电输入滤波器的设计重点在滤除差模干扰。

网络结构采用3级滤波电路（两级差模带一级共模），这样可以减少源阻抗及负载阻抗对滤波电路的影响。

具体原理图如下：
差模电感磁芯材料的选取原则——从以下几个方面考虑：第一，性价比高；第二，磁芯材料的频率范围要宽，要保证最高频率在1GHz，即在很宽的频率范围内有比较稳定的磁导率；第三，磁导率高，电感量大。

但是在实际使用中很难满足这些要求，因为磁导率越高磁芯材料越容易饱和。

即当滤波电感工作在大电流条件下时，由于直流磁化的影响，电感趋向于饱和，电感量会随着工作电流增加而迅速减小。

所以要求磁芯材料在工作电流变化时引起电感值的变化越小越好。

就是说要求磁芯的直流磁化影响较小，即具有某种恒磁导特性。

所以，磁导率往往是分段考虑的。

即在条件允许的情况下一个滤波器中既有磁导率高的磁芯材料又有磁导率低的磁芯材料。

磁导率高的磁芯材料满足电感值的要求，磁导率低的磁芯材料满足大电流工作的要求。

磁导率高的磁芯材料一般选用铁硅铝材料。

这是因为铁硅铝材料的磁导率在10KHz-10MHz的频率范围内能够保持恒定。

磁导率低的磁芯材料一般选用开气隙的铁基非晶材料。

这是由于开了气隙的磁芯材料不宜磁饱和。

电感量的估算——考虑阻抗和频率及经验。

共模电感一般取值1.5－5 mH，差模电感一般取值为 50－100uH。

因本滤波器是市电输入滤波器，设计时主要考虑用它滤除可控硅电路产生的20KHz附近的干扰，所以共模电感取值 2mH。

差模电感取值为 70uH。

为保证滤波器能在满载工作情况下顺利通过传导测试，则差模电感在满载工作情况下应不小于50uH，即要求恒磁导特性为
75％。

综合以上考虑和性价比关系本滤波器的差模电感的材料选择为磁导率是125的铁硅铝粉心的A125-467磁环。

下表为磁导率125的铁粉心不同直流磁化力时的磁导率的百分数
H％＊注：纵、横数字相加代表直流磁化力H，其交点对应磁导率的百分数
先查表：可知75％μo时，H为25Oe。

由磁芯的Le（有效磁路长度）值，计算出安匝数NI，即：
根据环路定律：HLe=NI。

所选的A125-467，该磁芯的Le值为10.7
NI=25×10.7=267.5,取268
再由安匝数，求匝数N
N=NI/I=268/70×1.414=2.7,取3
计算电感量：该磁芯的AL值为281nH/N2
L=N2AL=32×281=2.5μH
考虑到正常工作下的工作电流仅为设计电流的一半，所以匝数N 取值为6，L=N2AL=62×281=10μH。

为了既满足工作电流的要求又满足电磁兼容测试的要求，铁硅铝磁芯的差模电感设计为4组电感串联使用。

总感量为60μH。

4）工艺特点
由于滤波器的工作电流设计为70A。

所以选用3根Φ2的漆包线并联绕制电感，3根Φ2的漆包线有效载流面积为9.42mm2，长期工作电流为66A左右。

由于受滤波器尺寸的限制，铁硅铝磁芯的差模电感设计为2个磁芯合并在一起（增加磁路面积，提高恒磁导特性）并绕后在串联1个单个磁芯，零火线交错码放的方法来解决滤波器的宽度不够和电路感量需均衡的问题。

2个磁芯合并在一起并绕6匝的电感量为20μH，1个磁芯绕6匝的电感量为10μH，加在一起是30μH，设计电感量是60μH，所以需要2组。

共使用12个A125-467磁环。

再加上4个铁基
非晶材料FG50-4013磁环组成的10μH差模电感和1个铁基超微晶材料的WUL-3718磁环组成的2mH共模电感及2个交流馈通滤波器JKLL04，滤波器的长度需400mm才能达到设计要求。

下图为滤波器内部结构图：
同理，50A交流滤波器设计时主要考虑用它滤除PFC电路产生的130KHz附近的干扰，由于PFC电路产生的干扰比较大（幅值在120db 以上），所以网络结构采用3级滤波电路（两级共模带一级差模），共模电感取值 3mH。

差模电感仍选用A125-467，电流设计值为50A，参数计算是取值为30A，选用2根Φ2的漆包线并联绕制电感，2根Φ2的漆包线有效载流面积为6.28mm2，长期工作电流为44A左右。

匝数采用8匝，感量为 18uH。

由于受滤波器尺寸的限制，铁硅铝磁芯的差模电感设计为2个磁芯串联使用。

1个磁芯绕8匝的电感量为18μH，加
在一起是36μH。

共使用4个A125-467磁环。

再加上2个铁基超微晶材料的WUL-3718磁环组成的3mH共模电感，滤波器的长度设计为200mm。

下图为滤波器内部结构图：。