變壓器磁通的復(fù)位

輔助繞組復(fù)位

變壓器磁通復(fù)位 = = 磁能的泄放 = = 激磁電感續(xù)流

如圖所示，開關(guān)閉合，輸入電壓給變壓器激磁電感勵磁，建立磁通;開關(guān)關(guān)斷，激磁電感電流無處釋放，因此磁芯無法復(fù)位。

理想變壓器知識傳遞磁能，本身并不儲存磁能，激磁電感無限大

實(shí)際變壓器存在激磁電感

繞組換流時，由于存在漏感，開關(guān)電壓尖峰

復(fù)位磁能返回電源

RCD鉗位電路復(fù)位(正激變換器)

電路如圖所示，RCD復(fù)位電容電壓相當(dāng)于一個小反激電路輸出

RCD鉗位電路具有磁復(fù)位的功能

可鉗位原邊繞組及開關(guān)電壓

變壓器復(fù)位磁通能由電阻Rr消耗

RCD鉗位電路復(fù)位(反激變換器)

反激電路理論上可以實(shí)現(xiàn)自身復(fù)位，通過副邊輸出電壓進(jìn)行復(fù)位，因此不需要磁復(fù)位電路。但是變壓器存在漏感，漏感電流同樣需要泄放，否則引起電壓尖峰

反激電路中的RCD電路用于變壓器漏感磁通的復(fù)位

復(fù)位磁能由復(fù)位電阻消耗

諧波與功率因數(shù)校正技術(shù)

諧波

電子領(lǐng)域：由非線性器件引起波形失真

電工領(lǐng)域：由負(fù)載阻抗引起相位偏移

輸出電容C越大，輸出電壓越穩(wěn)定，但電流脈沖越窄，THD越大

同樣負(fù)載功率下，電流脈沖越窄，電流峰值越大，造成損耗越大

電流波形失真會通過電網(wǎng)阻抗影響電源質(zhì)量

PFC(功率因數(shù)校正)基本原理

功率因數(shù)校正的目的：使得輸入電流與輸入電壓波形相同，即使得電流能跟蹤電壓的波形變化

由于輸入電壓為正弦交流，大小在0-Vm之間變化，因此首先需要選擇升壓(Boost)電路，且Vo>Vm

Boost電路CCM工作模式：固定頻率Ts，改變占空比D，控制電感電流平均值跟隨正弦電壓。電感大，電流紋波小，控制復(fù)雜，二極管反向恢復(fù)。

Boost電路DCM工作模式：固定頻率Ts和導(dǎo)通時間ton，改變斷續(xù)時間。因?yàn)閠on固定，電感電流自動上升至與電感電壓成比例的值，之后下降到零，保證電感電流平均值與電壓成比例。電感小，電流紋波最大，控制簡單，沒有二極管反向恢復(fù)。

Boost電路CRM工作模式：固定導(dǎo)通時間ton，電感電流自動上升至與電感電壓成比例;之后電流下降為零時，開關(guān)管閉合。電感小，電流紋波大，開關(guān)管電流過零時導(dǎo)通，二極管過零時關(guān)斷，頻率變化。

開關(guān)電源基本控制策略

控制的目的

控制目的：

保持輸出穩(wěn)定。 由于電源電壓和負(fù)載的變化，輸出電壓會隨之變化，因此需要對輸出電壓進(jìn)行控制，以保證輸出電壓的穩(wěn)定或獲得所需的輸出電壓

實(shí)現(xiàn)某種特定功能。 如DC/DC電源的PFC控制，太陽能逆變器的MPPT控制

控制的要求：

輸出穩(wěn)定

在各種 “干擾”情況下不能失控

對輸出波動的影響小

對干擾的快速響應(yīng)

被控制量： 輸出電壓，或輸出電流，或輸入電流，或輸入阻抗

控制量： 開關(guān)的動作

滯環(huán)控制(Bang-Bang)

只需要一個簡單的電壓比較器，成本低

控制策略十分簡單，預(yù)制驅(qū)動，不需要反饋

穩(wěn)定性強(qiáng)，只要不超過環(huán)寬

開關(guān)工作頻率是變化的，環(huán)寬越窄，頻率越高;負(fù)載變化越快，頻率越高

控制策略本身需要一定的輸出電壓紋波

由于難以幫助電感電壓的伏秒平衡，需要額外電路

具有過流保護(hù)功能

恒定導(dǎo)通時間控制

控制簡單，閾值驅(qū)動，本身穩(wěn)定

電路簡單，成本低

通過設(shè)定最小關(guān)斷時間，保證電感復(fù)位

頻率是變化的

控制策略本身需要一定的輸出電壓紋波

本身沒有過流保護(hù)功能，因?yàn)闆]有檢測電流峰值

電壓控制模式

直接調(diào)節(jié)占空比D，控制輸出電壓Vo=D*Vi

電路實(shí)現(xiàn)：

采用誤差放大器產(chǎn)生誤差信號

采用振蕩器產(chǎn)生給定頻率脈沖

通過RC充放電電路產(chǎn)生給定斜波電壓

通過比較器將被控量與鋸齒波比較

產(chǎn)生PWM波控制開關(guān)占空比

特點(diǎn)：

電壓控制是最傳統(tǒng)的PWM控制

開關(guān)頻率固定

簡單的反饋補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)以實(shí)現(xiàn)精確控制，沒有滯環(huán)本身誤差

可能存在控制穩(wěn)定性問題

如負(fù)載較輕，從CCM(線性模型)進(jìn)入DCM(非線性模型)時存在穩(wěn)定性問題

電壓控制模式(峰值控制)

電路實(shí)現(xiàn)：

電感電流波形(紋波與平均值)與輸入電壓、輸出電壓以及占空比有關(guān)

采用誤差放大器產(chǎn)生誤差信號

將電壓控制模式的斜波參考電壓改為電感電流信號

開關(guān)峰值電流可以表征輸出電流平均值

特點(diǎn)：

頻率固定

電感電流隨著輸入電壓增加而增加，因此對輸入電壓的變化響應(yīng)是瞬時的

對負(fù)載的變化，要通過電感電流起作用，有延遲

平均電流控制

電路實(shí)現(xiàn)：

采用誤差放大器產(chǎn)生電壓誤差信號

采用振蕩器產(chǎn)生給定頻率脈沖

將電壓誤差信號與電感電流信號比較后，再與給定PWM斜波電壓比較

特點(diǎn)：

直接檢測和由平均電流來控制，效果好

需要檢測電感完整波形，檢測復(fù)雜，不如峰值電流檢測靈活方便

由于有“平均”環(huán)節(jié)，抗噪聲能力強(qiáng)

需要高增益放大器，成本高

電源輸出的穩(wěn)定與調(diào)整率

電源穩(wěn)定性的要求

控制的目的： 提供一個不受干擾的穩(wěn)定和精確的電源輸出

實(shí)現(xiàn)思路： 通過一個高增益控制系統(tǒng)來保證輸出電壓跟隨參考電壓

穩(wěn)定問題： 對于高增益，很小的誤差信號可能調(diào)整很大的輸出電壓，即很“靈敏”，當(dāng)系統(tǒng)是穩(wěn)定時，將迫使誤差為零，即輸出電壓很穩(wěn)定。但是對高增益的閉環(huán)反饋系統(tǒng)，系統(tǒng)的控制精度與系統(tǒng)穩(wěn)定性是一個挑戰(zhàn)，因?yàn)楦咴鲆嬉馕吨鴮ξ⑿〉臄_動都會做出反應(yīng)

干擾信號特性：

強(qiáng)弱：一般為微小信號，信號越大，說明干擾越強(qiáng)

快慢：任何一個干擾信息可以通過FFT分解為不同頻率的各次諧波的合成，頻率越高，說明干擾越快

穩(wěn)定性指標(biāo)： 經(jīng)過控制系統(tǒng)的反應(yīng)后，干擾會發(fā)生變化

大小變化：增益

相位變化：相移

電源的調(diào)整率

負(fù)載調(diào)整率： 電源負(fù)載的變化會引起電源輸出的變化，負(fù)載增加，輸出電壓會降低，相反負(fù)載減少，輸出電壓升高。好的電源負(fù)載變化引起的輸出變化減到最低，通常指標(biāo)為3%~5%。負(fù)載調(diào)整率實(shí)際上就反應(yīng)了電源的內(nèi)阻抗，好的電源輸出接負(fù)載時電壓降小。負(fù)載調(diào)整率=(滿載時輸出電壓-半載時輸出電壓)/額定負(fù)載時輸出電壓。

電源調(diào)整率： 定義為電源供應(yīng)器輸入電壓變化時提供其穩(wěn)定輸出電壓的能力。電源調(diào)整率通常以一正常規(guī)定負(fù)載下，由輸入電壓變化所造成其輸出電壓偏差的百分比，即(Vo(最大)-Vo(最小))/Vo(正常)。

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