直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)

時(shí)間：2020-01-05作者：武漢三科電源商城瀏覽：858

直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)
　　隨著電力電子技術(shù)的迅速發(fā)展，直流電源應(yīng)用非常廣泛，其好壞直接影響著電氣設(shè)備或控制系統(tǒng)的工作性能，目前，市場上各種直流電源的基本環(huán)節(jié)大致相同，都包括交流電源、交流變壓器(有時(shí)可以不用)、整流電路、濾波穩(wěn)壓電路等。本文以三相交流電源供電的直流電源設(shè)計(jì)為例，介紹直流電源設(shè)計(jì)中一些問題的處理辦法。并就在實(shí)際應(yīng)用中，多個(gè)直流穩(wěn)壓電源串聯(lián)使用問題做了闡述。
　　2.直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)
　　2.1 整流變壓器的設(shè)計(jì)
　　三相整流變壓器的設(shè)計(jì)包括：一、二次繞組的聯(lián)結(jié)方式，二次側(cè)電壓的計(jì)算，一、二次側(cè)電流的計(jì)算，容量的計(jì)算與確定，結(jié)構(gòu)形式的選擇等環(huán)節(jié)。其中一、二次繞組的聯(lián)結(jié)方式及二次側(cè)電壓的確定是我們**分析的內(nèi)容。本文以某一步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器的3個(gè)直流電源設(shè)計(jì)為例進(jìn)行詳細(xì)介紹，原理圖如圖1。

　　圖1　步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器直流電源設(shè)計(jì)的原理圖
　　1、二次側(cè)電壓的確定
　　二次電壓不僅與負(fù)載電壓(即要設(shè)計(jì)的直流穩(wěn)壓電源電壓)和整流電路有關(guān)，而且與穩(wěn)壓器件有關(guān)。對于要求高的選橋式整流電路，用電容濾波穩(wěn)壓和穩(wěn)壓器穩(wěn)壓，對于要求低的則可以不穩(wěn)壓或用電容穩(wěn)壓。如在圖1中，+7V低壓驅(qū)動，主要是用來鎖相，其電流小、電壓低，電壓波動對驅(qū)動電源的工作狀態(tài)影響不大，不用穩(wěn)壓；+110V用以高壓驅(qū)動，斷續(xù)式供電且頻率很高，大的電流和電流變化率會產(chǎn)生很高過電壓，因此要用電解電容穩(wěn)壓，電阻限流；+12V用于計(jì)算機(jī)和集成電路的電源，電流小、電壓低，但要求電壓穩(wěn)定、紋波系數(shù)小，因此用電容和三端穩(wěn)壓器兩級穩(wěn)壓。對于不同的穩(wěn)壓手段，二次電壓有著不同的確定方法，理論上這3個(gè)電壓的計(jì)算式相同，即U2=Ud／2．34　或UL＝Ud／1．35，計(jì)算的3個(gè)二次電壓分別為：5.2V、81.5V和8.9V，但這樣計(jì)算的結(jié)果在實(shí)際中不和適，因此，有些量**用工程估算式來確定，如三相不可逆整流系統(tǒng)一般用公式UL=(0.9～1.0)·Ud估算，如果直流側(cè)用電解電容濾波時(shí)、輸出平均值會升高，一般用公式UL=Ud/2?估算；如果直流側(cè)用電容和三端穩(wěn)壓器穩(wěn)壓，為了擴(kuò)大穩(wěn)壓范圍，Ud一般應(yīng)升高3～6V，再用公式UL＝(0.9～1.0)·Ud估算。這樣確定的3個(gè)二次電壓分別為：UL7=0.9×7=6.3V，UL110=110/2?=78V,UL12=16×0.9=14.4V。
　　2、一、二次例電流計(jì)算及容量確定
　　二次電流要根據(jù)負(fù)載電流的大小和整流電路來定，在圖1中采用三相橋式整流電路，用式I2＝(2/3)?Id求出3個(gè)二次電流有效值分別為：3.26A、6.**、1.63A，就得到3個(gè)二次電壓和電流。根據(jù)變壓器一、二次功率近似相等原則，可求得一次電流I1＝1.4**，變壓器的容量為S=953VA，按1.5kVA選變壓器型號。
　　3、一、二次例繞組聯(lián)結(jié)方式的確定
　　三相交壓器繞組可以根據(jù)需要接成星形或Δ形。三相整流電路一般用于大功率(即負(fù)載功率在4kW以上)整流，變壓器通常接成Y／Δ、　Δ／Y 2種。Δ／Y接法可使電源線電流有2個(gè)階梯，較接近正弦波，諧波影響小，可控整流電路用得比較多；Y／Δ接法可以提供單相交流電源，減小二次繞組電流，一般用于大功率二極管整流電路；對于小功率三相變壓器有時(shí)也接成Y／Y型，雖然這種接法會給電網(wǎng)引入諧波．但畢竟其功率小，影響也較小?？傊?，選的時(shí)候既要考慮對電網(wǎng)的影響，又要盡量減小繞組電流，降低繞組絕緣等級。在圖1中，7V和12V電流比較小，電壓低，選星形接法；110V電流大，電壓不是太高，選Δ形接法，可大大降低繞組中電流，減小繞組線徑，延長使用壽命；一次繞組的線電壓雖然高(380V)，但變壓器容量只有2kW，一次電流為1.4**，所以選星形接法，可降低繞組的電壓和繞組的絕緣等。
　　2.2 整流電路設(shè)計(jì)
　　三相整流電路通常有三相半波整流電路和三相橋式整流電路，由于三相橋式整流電路輸出平均電壓高，電壓脈動小，品質(zhì)因數(shù)高，因此多使用橋式整流電路。橋臂上二極管型號的選擇主要是由它的額定電壓和額定電流決定，額定電流和電壓則由負(fù)載平均電流和電壓決定，其計(jì)算式為：ID＝（1／3）?·Id，ID(AV)= ID ／1.57，UDn＝(1～2) 2?·U2，由ID(AV)和UDn查二極管手冊就可確定整流管的型號。

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