一种硬质阳极化用开关电源的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及铝及其合金硬质阳极化表面处理用电源领域，具体说是一种硬质阳极化用开关电源。尤指一种铝及其合金硬质阳极化用开关电源。
【背景技术】
[0002]硬质阳极化表面处理不同工件时，除相关工艺参数要求不同外，还要求硬质阳极化用电源的输出波形不同。目前，硬质阳极化用电源的输出波形有:连续直流、直流正弦半波及脉冲等波形形式，所述脉冲波形还可以具体细化分为:正向脉冲、反向脉冲、双向脉冲及直流叠加脉冲等波形形式。不同输出波形可分别由不同电源独立实现，亦可在一台电源中集成实现多种输出波形。
[0003]现有技术中，晶闸管工频相控整流电源方案如图l.a、l.b所示，利用单相桥式半控整流电路，可实现直流正弦半波和连续直流两种输出波形形式。为实现降压和电气隔离，需要增加工频变压器。该方案存在以下缺点:
[0004](I)存在庞大笨重的工频变压器，为避免电网三相不平衡问题，变压器需考虑平衡变压器(T-Scott)设计方案；
[0005](2)直流正弦半波输出时，工频变压器二次侧电流中存在直流分量，容易造成铁芯直流磁化，使铁芯工作在磁饱和附近。为防止磁饱和现象的发生，变压器铁芯中需增加气隙，从而使铁芯磁阻增大，效率降低；
[0006](3)连续直流输出时，为满足电源纹波要求，工频滤波较高频滤波回路设计困难；
[0007](4)晶闸管工频相控整流方案，存在功率因数低，谐波电流大，动态调节速度慢，稳定性差的问题；
[0008](5)此方案无法实现脉冲波形输出，且直流正弦半波频率固定(50Hz)不可调。【实用新型内容】
[0009]针对现有技术中存在的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种硬质阳极化用开关电源，克服晶闸管工频相控整流方案体积庞大笨重、效率低、功率因数低、谐波污染严重、输出纹波大、动态响应慢及稳定性差等问题。
[0010]本实用新型为解决现有技术问题所采用的技术方案如下:
[0011]一种硬质阳极化用开关电源，其特征在于，开关电源的主电路包括:采用冗余结构的功率模块并联电路，所述功率模块并联电路的输入端与三相配电电路连接，输出端与全桥换向电路连接，
[0012]所述功率模块并联电路包括N+1个并联连接的功率模块，N值大于等于1，
[0013]每个功率模块具有相同的内部结构，采用IGBT作为主功率开关器件，每个功率模块有单独的断路器进行主电分合闸控制，
[0014]开关电源的控制电路通过数字控制技术产生PWM驱动脉冲，实现对IGBT的通断控制。
[0015]在上述技术方案的基础上，通过移相PWM控制策略，可实现所述主功率开关器件IGBT工作在零电压开关ZVS的软开关环境下。
[0016]在上述技术方案的基础上，所述功率模块包括:依次连接的三相不控整流及滤波电路、高频逆变电路、超微晶变压器、次级全波整流滤波电路；
[0017]高频逆变电路、超微晶变压器和次级全波整流滤波电路构成移相全桥ZVS变换器。
[0018]在上述技术方案的基础上，所述次级全波整流滤波电路为快恢复二极管全波整流滤波电路。
[0019]在上述技术方案的基础上，所述全桥换向电路用于实现多种脉冲波形的输出，采用IGBT作为换向开关器件，通过数字控制技术实现对IGBT的通断控制。
[0020]在上述技术方案的基础上，所述开关电源的控制电路包括高速的数字处理芯片，
[0021]所述高速的数字处理芯片集成了 AD采样、DA输出、铁电存储、PWM脉冲生成及用于实现各种保护检测功能的保护检测t吴块。
[0022]在上述技术方案的基础上，所述移相全桥ZVS变换器包括:
[0023]主功率开关管Qp Q2、Q3、Q4,反并联二极管Dp D2、D3、D4,主功率开关管的等效输出电容 C0C2^C3>C4,
[0024]主功率开关管Q1、反并联二极管D1、主功率开关管的等效输出电容C1并联，
[0025]主功率开关管Q2、反并联二极管D2、主功率开关管的等效输出电容C2并联，
[0026]主功率开关管Q3、反并联二极管D3、主功率开关管的等效输出电容C3并联，
[0027]主功率开关管Q4、反并联二极管D4、主功率开关管的等效输出电容C4并联；
[0028]变压器I；原边串联隔直电容Cb和谐振电感Lp副边分别接二极管D5、二极管队阳极；
[0029]滤波电感Lf和滤波电容C f构成输出滤波电路，其输入端分别与二极管D 5、二极管D6阴极及变压器中间抽头相连，输出端与负载L并联。
[0030]在上述技术方案的基础上，所述全桥换向电路包括:
[0031]换向开关管SpSrS^S4,
[0032]换向开关管S1与换向开关管S 3串联构成一半桥支路，
[0033]换向开关管S2与换向开关管S 4串联构成另一半桥支路，
[0034]两半桥支路的中间输出节点连接负载两端。
[0035]本实用新型所述的硬质阳极化用开关电源，具有以下优点:
[0036]1、高频高效的超微晶变压器及移相全桥ZVS变换器，提高了电源效率和功率密度；
[0037]2、并联冗余结构及相关控制技术的应用，在提高电源可靠性的同时，为开关电源设计容量的进一步提升提供了思路；
[0038]3、数字化的设计思路，在不改变硬件环境的前提下，尝试不同的控制策略和优化方案满足不同情况下的不同需要，提高了系统开发的开放性和兼容性；
[0039]4、增加全桥换向拓扑，实现电源系统脉冲波形输出。
【附图说明】
[0040]本实用新型有如下附图:
[0041]图1.a晶闸管工频相控整流电源方案平衡变压器；
[0042]图1.b晶闸管工频相控整流电源方案单相桥式半控整流电路；
[0043]图2本实用新型的系统拓扑构成图；
[0044]图3移相全桥ZVS变换器；
[0045]图4全桥换向电路。
【具体实施方式】
[0046]如图2、3、4所示，本实用新型所述硬质阳极化用开关电源，包括:主电路和控制电路，
[0047]开关电源的主电路包括:采用冗余结构的功率模块并联电路，所述功率模块并联电路的输入端与三相配电电路连接，输出端与全桥换向电路连接，
[0048]所述功率模块并联电路包括N+1个并联连接的功率模块，N值大于等于1，
[0049]每个功率模块具有相同的内部结构，采用IGBT作为主功率开关器件，每个功率模块有单独的断路器进行主电分合闸控制，
[0050]开关电源的控制电路通过数字控制技术产生PWM驱动脉冲，实现对IGBT的通断控制。
[0051]本实用新型所述硬质阳极化用开关电源，通过移相PWM控制策略实现了功率模块内主功率开关器件IGBT的零电压开关(ZVS)，提高了电源的效率和功率密度；通过N+1个功率模块并联冗余结构克服了单个变压器功率受限的难题，同时，当其中I个功率模块出现故障退出工作后，剩余功率模块仍能正常运行，提高了系统的可靠性。
[0052]在上述技术方案的基础上，所述功率模块包括:依次连接的三相不控整流及滤波电路、高频逆变电路、超微晶变压器、次级全波整流滤波电路，所述次级全波整流滤波电路为快恢复二极管全波整流滤波电路。高频逆变电路、超微晶变压器和次级全波整流滤波电路构成移相全桥ZVS变换器。
[0053]在上述技术方案的基础上，所述全桥换向电路用于实现多种脉冲波形的输出，采用IGBT作为换向开关器件，通过数字控制技术实现对IGBT的通断控制。
[0054]在上述技术方案的基础上，所述开关电源的控制电路