输入串联输出交错并联可调电流型电源的研究

摘要

随着电力电子技术的发展，对电源技术的要求越来越高。电流源需针对不同的应用场合，采用不同的电路结构。本文针对三相交流电输入场合的电火花线切割机床，提出了一种输入串联输出交错并联电流可调型电火花电源的拓扑结构。
　　本文提出的拓扑结构前级采用输入串联输出交错并联双管正激变换器，构成电流大小可调的恒流源。此结构可使输入侧开关管的电压应力减半，从而可选用低耐压及低导通电阻值的MOSFET来替代高耐压的IGBT，以降低电源损耗、提高开关频率、减小变压器和滤波电感的体积。同时，克服了等效占空比小、副边二极管电压应力高、输出电流脉动大等缺点。对前级变换器在不同占空比情况下的工作模态进行了详细的分析，采用PWM控制器SG3525作为前级变换器的控制芯片，并详细阐述了恒流源的控制设计。该拓扑结构的后级是电流脉冲变换电路，其可根据电火花加工的要求，对电流脉冲进行调节。介绍了后级电路的工作原理，并对不同负载状况进行分析，采用MCGS触摸屏作为显示器和输入设备，以STM32F103ZET6为主控元件，通过RS232协议进行串行通讯，实现脉冲电源的数模混合控制。通过理论分析和计算，确定变换器的各项参数，并据此完成软件的程序编写和硬件电路的设计工作。最后，基于上述理论分析及参数设计方法，研制一台原理样机。对样机进行了实验测试，其结果证实了理论分析的正确性和控制策略的有效性。