离网逆变器辅助电源装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于一种电源装置，尤其涉及一种离网逆变器辅助电源装置。
【背景技术】
[0002] 辅助电源模块主要作用是为整个离网式太阳能发电系统提供巧V、+15V和-15V稳 定直流电压，为系统中如；芯片、继电器、霍尔传感器等元件提供正常工作时所需电压。辅助 电源是逆变器的正常工作前提和保障。
【发明内容】
[0003] 本发明的技术效果能够克服上述缺陷，提供一种离网逆变器辅助电源装置，其保 证系统工作的独立性。
[0004] 为实现上述目的，本发明采用如下技术方案；其包括第一路辅助电源和第二路辅 助电源，第一路辅助电源和第二路辅助电源电路结构相同，其中第一路辅助电源包括主电 路、反馈控制电路，主电路采用反激直直变换器作为拓扑结构，由输入吸收电路、高频变压 部分、输出稳压滤波电路组成，当开关管P1_Q导通时，输入电压全部加在高频变压器的原 边绕组Nl上，此时副边绕组同名端"?"为正，二极管P1_D1001-P1_D1003均反向截止，高 频变压器当做电感运行，负载供电由输出电容提供；当P1_Q截止时，由于电感能量不能产 生突变，高频变压器各个电感线圈感应电动势反偏，同名端"?"为负，使得副边绕组二极 管导通，电感中储存的磁能转为电能向输出电容充电和向负载放电向；同时在高频变压器 原边绕组Nl两端，加上了由二极管P1_D2、稳压管P1_D2_、电阻P1_R3、P1_R3*、电容P3_C3 组成的原边吸收电路，在开关管P1_Q截止时充当原边绕组的续流回路并可将开关管P1_Q 的漏极电压谢在一定范围内，确保电路的稳定工作；反馈控制电路由H端可调分流基准源 化431、光禪2501和控制芯片UC3842构成的，电路中UC3842的4脚外接RC震荡回路能够 产生所需固定频率的H角波，该H角波的频率即为辅助电源的开关频率；反馈路的输出电 压通过反馈回路将采样值送到控制芯片UC3842的2脚，同时也将基准电压送到了 UC3842 的8脚；此时通过UC3842芯片内部的比较器即可产生驱动原边绕组开关管P1_Q所需的驱 动信号，通过调整该驱动信号占空比的大小即可控制P1_Q的导通时间，实现对其输出电压 的稳定控制。
[0005] 本发明中辅助电源的输入直接选用系统的母线电压。送就要求所设计的辅助电源 能够根据输入电压和输出负载的大小来动态调整占空比使输出稳定，同时还应充分考虑其 稳定性、散热等因素。
【附图说明】
[0006] 图1为第一路辅助电源原理图；
[0007] 图2为第二路辅助电源原理图。
【具体实施方式】
[0008] 综上对第一路辅助电源的功能描述与分析，并结合系统实际工作情况，现确定第 一路辅助电源模块应能够满足W下性能指标：
[000引 1)具有较宽的输入电压调整范围；120V-360VDC ;
[0010] 2)在输入电压及输出功率变化时，系统能够快速、准确的调整占空比，使输出稳定 为；+巧±0. ：3)V，抓；+(15 + 0. WV, 15W 和-(15 + 0. WV, 15W ;
[0011] 扣较高的输出电压精度及较低的输出电压、电流纹波；
[0012] 4)在兼顾散热、抗震等环境因素影响的同时确保电路能够长时间稳定运行。
[0013] (1)电路原理分析
[0014] 由于输出功率较小，故在本课题中第一路辅助电源的拓扑选用反激结构，同时出 于对电源性能要求及经济问题的考虑，控制芯片选用化semi公司出品的电源控制芯片 UC3842,其原理如图1所示。从图中可看出该辅助电源主要可分为W下两个组成部分：主 电路、反馈控制电路。其工作原理如下；①主电路采用反激直直变换器作为拓扑结构，由输 入吸收电路、高频变压部分、输出稳压滤波电路组成，当开关管P1_Q导通时，理想情况下输 入电压全部加在高频变压器的原边绕组Nl上，此时副边绕组同名端"?"为正，二极管Pl_ D1001-P1_D1003均反向截止，高频变压器当做电感运行，负载供电由输出电容提供；当Pl_ Q截止时，由于电感能量不能产生突变，高频变压器各个电感线圈感应电动势反偏，同名端 "?"为负，使得副边绕组二极管导通，电感中储存的磁能转为电能向输出电容充电和向负 载放电向。同时在高频变压器原边绕组Nl两端，加上了由二极管P1_D2、稳压管P1_D2_、电 阻P1_R3、P1_R3*、电容P3_C3组成的原边吸收电路，在开关管P1_Q截止时充当原边绕组的 续流回路并可将开关管P1_Q的漏极电压谢在一定范围内，确保电路的稳定工作。②反馈控 制电路主要是由H端可调分流基准源化431、光禪2501和控制芯片UC3842构成的，电路中 UC3842的4脚外接RC震荡回路能够产生所需固定频率的H角波，该H角波的频率即为辅助 电源的开关频率；反馈路的输出电压通过反馈回路将采样值送到控制芯片UC3842的2脚， 同时也将基准电压送到了 UC3842的8脚；此时通过UC3842芯片内部的比较器即可产生驱 动原边绕组开关管P1_Q所需的驱动信号，通过调整该驱动信号占空比的大小即可控制Pl_ Q的导通时间，实现对其输出电压的稳定控制。
[0015] (2)变压器参数设计
[0016] 出于对辅助电源效率、稳定性等综合考虑，现选定其开关频率为f = IOOkHZ,最大 占空比为Dm。，= 0.46。
[0017] 1)磁芯选取
[001引本课题中辅助电源模块的磁芯选用高频铁氧体材料R2邸D，其饱和磁通密度B,= 5100GS，同时取其最大工作磁通密度 Bm = Bs/3 = 1700GS，则 B = B"/(l+K) = 1417GS，AB =2邸=2邸八1+1() = 567GS (其中K = 0. 2)。磁芯结构初选EI33,下面验证所选磁芯是 否能满足要求，首先根据设计要求计算SQ值，公式如下：
(3. 11
[0020]其中：
[00引]P。= SPok = 5+15+15 = 35 (W) (3.。
(3 3)
[0023] 对于所选铁氧体磁芯而言，有铁的填充系数Kc = 1，铜的填充系数K。= 0. 3,电流 密度取J = 500A/cm2,电源效率取n = 0. 8,则由式3. 1即可得出SQ = 0. 473(cm4)。
[0024] 同时，对于EI33磁芯来说，其有效截面积S' = Ae = 118(mm2)，窗口面积Q' = 133. 7 (mm2),可得.
[00巧]S' Q' = 118 X 133. 7 = 1. 58 (細4) (3.4)
[002引则有：
[0027] SQ = 0. 473 (細4)《S' Q' = 1. 58 (cm4) (3. W
[0028] 可见选用EI33磁芯满足所需设计要求。
[002引。原边电感的确定
[0030] 为了保证电路工作在连续状态，原边电感量必须大于一最小值Lmm :
(3. 6)
[0032] 3)气隙5大小计算
(17)
[0034] 4)变压器原副边绕组设计
[0035] 原边绕组的面数：
[0036] (3. 8)
[0037] 由于在辅助电源输出侧均接入了 H端稳压器，同时考虑到H端稳压器输入输出特 性，因此本组反激电路输出电压选取为：1]。2 = +18V、11。3 = -18V、11。5 = +9V、11。6 = +15V，其 所对应的副边绕组面数：
[004引 W变压器小结
[0047] 由上述对变压器1设计的分析，总结变压器1参数如表3. 1所示：
[004引表1变压器1参数
[0051] 第二路辅助电源设计
[0052] 第二路辅助电源的作用主要是为逆变器IGBT驱动模块提供正常工作时所需的隔 离型驱动电压，从而实现IGBT模块的关断及导通。电气指标为：输入120V-360VDC，输出4 路隔离型+20V巧W)。原理如2所示；其设计过程可参照第一路辅助电源的设计，在此不再 复述，只总结其变压器2参数如表2所示：
[005引表2变压器2参数
【主权项】
1. 一种离网逆变器辅助电源装置，其特征在于，包括第一路辅助电源和第二路辅助电 源，第一路辅助电源和第二路辅助电源电路结构相同，其中第一路辅助电源包括主电路、反 馈控制电路，主电路采用反激直直变换器作为拓扑结构，由输入吸收电路、高频变压部分、 输出稳压滤波电路组成，当开关管P1_Q导通时，输入电压全部加在高频变压器的原边绕组 N1上，此时副边绕组同名端"?"为正，二极管P1_D1001-P1_D1003均反向截止，高频变压器 当做电感运行，负载供电由输出电容提供；当P1_Q截止时，由于电感能量不能产生突变，高 频变压器各个电感线圈感应电动势反偏，同名端"· "为负，使得副边绕组二极管导通，电感 中储存的磁能转为电能向输出电容充电和向负载放电向；同时在高频变压器原边绕组N1 两端，加上了由二极管P1_D2、稳压管P1_D2_、电阻P1_R3、P1_R3*、电容P3_C3组成的原边 吸收电路，在开关管P1_Q截止时充当原边绕组的续流回路并可将开关管P1_Q的漏极电压 钳在一定范围内，确保电路的稳定工作；反馈控制电路由三端可调分流基准源TL431、光耦 2501和控制芯片UC3842构成的，电路中UC3842的4脚外接RC震荡回路能够产生所需固定 频率的三角波，该三角波的频率即为辅助电源的开关频率；反馈路的输出电压通过反馈回 路将采样值送到控制芯片UC3842的2脚，同时也将基准电压送到了 UC3842的8脚；此时通 过UC3842芯片内部的比较器即可产生驱动原边绕组开关管P1_Q所需的驱动信号，通过调 整该驱动信号占空比的大小即可控制P1_Q的导通时间，实现对其输出电压的稳定控制。
【专利摘要】本发明属于一种电源装置，本发明的离网逆变器辅助电源装置，包括第一路辅助电源和第二路辅助电源，第一路辅助电源和第二路辅助电源电路结构相同，其中第一路辅助电源包括主电路、反馈控制电路，主电路采用反激直直变换器作为拓扑结构，由输入吸收电路、高频变压部分、输出稳压滤波电路组成，当开关管P1_Q导通时，输入电压全部加在高频变压器的原边绕组N1上，此时副边绕组同名端“●”为正，二极管P1_D1001-P1_D1003均反向截止，高频变压器当做电感运行，负载供电由输出电容提供。本发明要求所设计的辅助电源能够根据输入电压和输出负载的大小来动态调整占空比使输出稳定，同时还应充分考虑其稳定性、散热等因素。
【IPC分类】H02M3/335
【公开号】CN105634282
【申请号】CN201410593359
【发明人】高显扬, 吕华平
【申请人】江苏绿扬电子仪器集团有限公司
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2014年10月29日