高頻開(kāi)關(guān)電源雙閉環(huán)反饋并聯(lián)系統

單臺高頻開(kāi)關(guān)電源構成一個(gè)電流負反饋控制系統，簡(jiǎn)稱(chēng)內環(huán).自動(dòng)控制原理如圖3所示.

圖3中采用了PI調節器的單閉環(huán)電流負反饋控制系統，既保證了動(dòng)態(tài)穩定性，又能做到無(wú)靜差，很好地解決了動(dòng).靜態(tài)的矛盾.其調節原理：在電流給定值不變的情況下，當負載變動(dòng)或電源內部原因造成了電源輸出電流變動(dòng)時(shí)，自動(dòng)控制調節過(guò)程為：

通過(guò)以上的調節過(guò)程，可以保證單臺高頻開(kāi)關(guān)電源輸出穩定的電流.這樣，把各個(gè)單獨工作的高頻開(kāi)關(guān)電源輸出并聯(lián)在一起，且工作在穩流狀態(tài)下，接受同一的電流給定值，就可保證各臺高頻開(kāi)關(guān)電源輸出同樣大小的電流.

從而實(shí)現并聯(lián)系統的擴流輸出.為了提高系統的整體可靠性，還可根據系統的要求，增加N+1冗于設計.這種簡(jiǎn)單的組合在一起，當某臺高頻開(kāi)關(guān)電源出現故障，可立即把其關(guān)電退出運行并斷開(kāi)輸出連接，把備份的高頻開(kāi)關(guān)電源通電投入運行即可.從而把處理故障的時(shí)間減少到最小.

3.2 系統自動(dòng)控制原理

雙閉環(huán)并聯(lián)系統自動(dòng)控制原理如圖4所示.

圖4中在高頻開(kāi)關(guān)電源系統外增加了一個(gè)比例積分調節器，用來(lái)調節并聯(lián)系統的電壓.

把并聯(lián)系統的輸出電壓反饋和并聯(lián)系統給定值進(jìn)行比較，其差值經(jīng)信號放大，作為高頻開(kāi)關(guān)電源系統電流給定值，而高頻開(kāi)關(guān)電源系統根據不斷變化的電流給定值來(lái)調節自身的輸出電壓，以此保證自身的輸出電流根據給定值變化而變化.從而也保證了并聯(lián)系統輸出電壓穩定.從閉環(huán)反饋的結構上看，電流調節環(huán)在高頻開(kāi)關(guān)電源系統內部，是內環(huán);電壓調節環(huán)在外面，成為外環(huán).二者之間實(shí)行串級連接，即以電壓調節器的輸出作為電流調節器的輸入，再用電流調節器的輸出作為并聯(lián)系統輸出電壓的控制，那么兩種調節器作用就能互相配合，相輔相成了.這就形成電壓.電流雙閉環(huán)反饋控制系統.為了獲得良好的靜.動(dòng)態(tài)性能，兩個(gè)調節器一般都采用PI調節器.

當由于負載擾動(dòng)，造成了并聯(lián)系統電壓輸出變動(dòng)，則系統自動(dòng)控制調節過(guò)程為：

上述電壓調節過(guò)程可以保證并聯(lián)系統在穩壓工作狀態(tài)下，輸出電壓穩定.若系統要工作在穩流狀態(tài)下，只需通過(guò)系統內部的選擇開(kāi)關(guān)，把外環(huán)電壓反饋單元關(guān)閉，直接把電壓給定信號加到各臺高頻開(kāi)關(guān)電源，由于各臺高頻開(kāi)關(guān)電源本身工作在穩流狀態(tài)下，從而可以保證并聯(lián)系統的每臺高頻開(kāi)關(guān)電源輸出同等大小電流.

從動(dòng)態(tài)穩定性上看，在設計過(guò)程中，先把單臺高頻開(kāi)關(guān)電源設計調整好，使之能穩定的輸出額定電流.然后把各臺并聯(lián)連接在一起，加上電壓反饋外環(huán)，再按系統設計要求并調整外環(huán)，使系統輸出電壓保持穩定.需要注意的是：內環(huán)根據其設計指標要逐一開(kāi)啟和外環(huán)連調，等所有的內環(huán)調整好后，再把所有內環(huán)開(kāi)啟，與外環(huán)一同調節系統的輸出電壓和電流.

4.實(shí)驗與結論

應用以上原理，制作了一臺組合式并聯(lián)的72KW高頻開(kāi)關(guān)電源.具體參數為：AC380V±10%,穩壓輸出18VDC;限流電流4100ADC;穩流輸出4000ADC;限壓電壓18.5VDC.該并聯(lián)系統由五臺單獨的高頻開(kāi)關(guān)電源并聯(lián)組合，每臺高頻開(kāi)關(guān)電源都輸出同等的800A/18V.系統在穩壓工作時(shí)，即使輸出短路也能限流在4100A穩定工作;穩流工作時(shí)，輸出端開(kāi)路能實(shí)現限壓而穩定工作.若為了提高并聯(lián)系統的可靠性，還可增加一臺備份.該電源在電鍍行業(yè)鍍鉻工藝中現場(chǎng)運行已有近兩年，基本上達到了設計要求，用戶(hù)反應良好.