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10000A/15V移相全桥软开关电解电源的研制

李金芝

  摘要:电解电源属于低压大电流设备,其品质的好坏直接关系着电解产物的纯度,同时作为电解行业最主要的能量消耗者,其效率的高低关系着行业的节能增效,其功率因数及谐波畸变率的大小关系着对电网污染程度的高低,因此,研制高品质、高性能的电解电源是电解行业实现节能增效、环保绿色化的重要途径。 针对可控硅电解电源存在的体积大、效率低、噪音高、输出纹波大、动态响应慢等缺陷,考虑到传统高频硬开关模拟控制电解电源在效率、稳定性、可靠性及功率密度等方面无法有更大突破,本文将ZVS移相全桥软开关变换技术、全数字化控制技术和多模块并联冗余技术引入到电解电源的设计中,改善了开关器件运行环境的同时,降低了电源对电网的谐波污染,提高了电源的转换效率、功率因数和增强了系统运行的可靠性,并在控制精度上及动态响应速度上有了进一步的飞跃。 本文简单分析了国内外电解电源的发展历史、现状及新技术,在此基础上确定了系统的总体结构方案,即,多模块并联单一控制器集中同步控制的结构方案。在多种软开关电路拓扑中,通过分析对比,选取了结构简单技术相对成熟的ZVS移相全桥软开关电路,并详细阐述了ZVS移相全桥变换器的工作原理,在此基础上,研制了一台10000A/15V的高频软开关电解电源,并对该电源主电路器件的选型,控制电路控制策略、触摸屏人机交互界面和CAN通讯组网的实现,以及水冷散热系统的设计进行了说明。最后通过PSIM仿真和具体实验结果,验证了理论分析和参数设计说明的正确性。该电源达到了预期指标,电源满载效率达89%,功率因数大于0.96,电压总谐波畸变率低于3%,对电解行业的节能增效,提高电解产品品质和改善电网环境有至关重要的意义。……   
[关键词]:电解电源;ZVS移相全桥变换器;数字化控制技术;水冷;PSIM仿真
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:北京交通大学2011年