基于拓扑自适应的通用武器供电电源节能技术研究

发布时间：2022-01-26 01:35

　　通用武器供电电源需要适应不同的武器负载,为了解决该电源在不同负载下功率损耗大的问题,采用移相全桥软开关、拓扑自适应和远程唤醒的综合节能技术。测试结果表明,不同负载下电源综合功率损耗明显降低,该技术具有很好的应用前景。 

【文章来源】：空天防御. 2020,3(01)

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

ZVS移相全桥拓扑原理

ZVS移相全桥变换器通过谐振电感Lr和功率开关管Q1～Q4(Q1、Q2为超前臂,Q3、Q4为滞后臂)的寄生电容C1～C4构成谐振软开关网络[8]。变换器功率开关管的开通、关断以及变压器原边电流与副边电压波形如图2所示。由于实现了功率开关管开通、关断瞬间的ZVS开通、关断,避免了功率器件大电流和高电压同时出现的硬开关状态,抑制了功率开关管开通、关断时产生的电压尖峰,减少了开关损耗与干扰。为验证ZVS移相全桥拓扑相对PWM硬开关拓扑的电源效率更高,制作了两种供电电源原理样机(分别采用交错正激硬开关拓扑和ZVS移相全桥拓扑),并进行了实物测试。每种供电电源均包含12路独立供电,覆盖3种功率需求。两种不同拓扑电源原理样机效率实测数据对比如表2所示。

表3 ZVS移相全桥供电电源负载与损耗关系表Tab.3 Relation between load & loss of ZVS phase-shifted full-bridge power supply 序号 负载电流/A 损耗/W 1 0 22.00 2 1 15.03 3 2 13.05 4 3 13.15 5 4 12.86 6 5 10.82 7 6 11.22 8 7 12.42 9 8 13.52 10 9 14.36 11 10 15.97由图3可以看出,电源的损耗与负载不是正向递增关系,空载时损耗很大,为22.00 W(因为输出滤波电容的存在,实际空载时输出负载电流不为0),随后下降;负载电流为5 A时损耗最小,为10.82 W;后续随着负载电流的增加,损耗逐渐增大。通用武器供电电源在实际使用工况中长时间处于空载或轻载(一般5%～10%负载电流以下视为轻载)模式,而基于ZVS移相全桥拓扑的供电电源在空载时的损耗却为峰值,因此在实际装备中使用这种拓扑电源存在极大的缺陷。

【参考文献】：
期刊论文
[1]国外防空导弹弹族化发展研究[J]. 戴卫青,刘康,刘杰.  空天防御. 2018(03)
[2]平均电流控制型移相全桥DC-DC变换器输出阻抗及控制环路优化设计[J]. 陈轶涵,韦徵,龚春英.  电工技术学报. 2013(04)
[3]一种新型能量交换式移相全桥电路[J]. 石磊,朱忠尼,鞠志忠,亓迎川.  中国电机工程学报. 2008(12)
[4]移相全桥软开关变换器拓扑分析[J]. 陈柬,陆治国.  重庆大学学报(自然科学版). 2005(12)

硕士论文
[1]移相全桥变换器的损耗分析与效率优化[D]. 娄庆庆.东南大学 2016
[2]一种改进型低功耗开关电源控制器的设计[D]. 刘艳丽.华中科技大学 2004



本文编号：3609548