高频开关电源模块

  高频开关电源模块是由大量的电阻、电容、电力电子器件等按照一定的电路方式组成,在进行功率变换过程中,总要产生一定的功率损耗,而且功率损耗通常以热能的形式散发,使电源模块温度上升。过高的温升对模块的寿命影响很大,模块的工作温度越高,性能和可靠性越低,使用寿命越短。因此,除采取高可靠性的电路方式之外,还必须选择合适的散热方式,有效降低高频开关电源模块温升,确保使用寿命。目前用于电力直流系统的高频开关电源模块,主要采用强迫风冷和自然冷却两种散热方式。

特点

  1、效率高:充分实现全负载范围内零电压零电流开关,确保开关管没有任何关断尖峰,电流为纯正弦波,开关损耗极小;输出整流管电压应力极低,无反向电流。

  2、体积小:换器效率很高,与传统PWM开关电源拓扑方案相比,散热器体积可以减少一半。

  3、可靠性高: 通过采用国内的工艺优化设计、完善的保护告警措施及选用高品质高可靠的进口器件,实现了低电磁干扰在此的完美结合。

  4、寿命长:由于温度低,可显着延缓元器件的老化速度,从而提高了产品生命周期;

原理

  高频开关模块采用了无源PFC技术和先进的脉宽调制控制技术(PWM),使得模块效率进一步提高,谐波减小。模块采用交流三相三线制380VAC平衡输入方式,不存在中线电流损耗。模块交流输入经过尖峰抑制电路和EMI吸收电路,经全桥整流滤波电路将三相交流电压整流为脉动的直流电压,由高频脉宽调制变换器变换成高频方波电压,再由输出整流滤波电路,得到稳定的输出电压和电流,在电网电压和负载发生变化时反馈调整电路控制脉宽调制电路,调节脉宽的宽度,使得输出电压和电流保持稳定。

参数

  1、交流输入:

  三相输入额定电压:380V,50HZ。

  电压变化范围:323V-456V。

  频率变化范围:50HZ±10%。

  2、直流输出:

  输出额定值: 20A/220V

  电压调节范围:194V-291V

  输出限流范围:(5%-100%)×额定电流

  稳压精度:≤0.5%

  稳流精度:≤0.5%

  纹波系数:≤0.1%

  转换效率:≥94%(满负荷输出)

防尘措施

  高频开关电源模块电路板上形成的尘埃,一是风机抽入的尘埃,二是静电吸附。为了防尘,一些开关电源模块采取了如下一些揩施:

  采用防尘罩:在模块进风口处安装防尘罩,可起到一定的防尘作用,但需经常清洗,否则防尘罩上的通风孔容易堵塞而影响通风散热效果。这种方式不适合用于无入值班的变电站中。

  采用自然冷却:可以避免风机吸入灰尘,但出于散热需要,必须在模块上开许多散热孔,这样尘埃的静电吸附问题还是不能解决。

发展方向

  功率转换:高效电源转换方案,新型开关电源设计、高频开关电源、矩阵变换器、直流变换电源技术、数字控制技术、PWM、PFC、软开关技术、有源钳位、同步整流、IGBT集成功率模块、MOSFET/IGBT的快速交换设备、电池充电和管理架构等新技术;

  可再生能源发电:可再生能源发电并网技术,风、光互补小型发电系统的电源转换,可再生能源发电转换器,太阳能、风能分布式电源系统等可再生能源中的电力电子技术;

  变频技术及电机驱动控制:变频技术应用方案,高压、大功率驱动技术,永磁同步电机PMSM的控制,横向磁通机,三电平NPC逆变器,仿真测试等;

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