苏州变压器厂

1 　引言

在行业里，一般要求工作苏州变压器的输出电压较低,而电流很大。苏州变压器的功率要求也比较高,一般都是几千瓦到几十千瓦。目前,如此的苏州变压器一般都采用晶闸管相控整流方式。其缺点是体积大、效率低、噪音高、功率因数低、输出纹波大、动态响应慢、稳定性差等。

本文介绍的用苏州变压器,输出电压从0～12V、电流从0～5000A连续,满载输出功率为60kW。由于采用了ZVT软等技术,同时采用了较好的散热结构,该苏州变压器的各项指标都满足了用户的要求,现已小批量投入生产。

2 　主电路的拓扑结构

鉴于如此的输出,逆变部分采用以IGBT为功率器件的全桥拓扑结构,整个主电路如图1所示,包括:工频三相交流电输入、二极管整流桥、EMI滤波器、滤波电感电容、全桥逆变器、苏州变压器、输出整流环节、输出LC滤波器等。

隔直电容Cb是用来平衡苏州变压器伏秒值,防止偏磁的。考虑到效率的问题,谐振电感Ls只利用了苏州变压器本身的漏感。因为如果该电感太大,将会导致过高的关断电压尖峰，这对管极为不利，同时也会增大关断损耗。另一方面,还会造成严重的占空比丢失,引起器件的电流峰值增高,使得系统的性能降低。

图1 主电路原理图

3 　零电压软

全桥逆变器的控制方式为移相FB-ZVS控制方式,控制芯片采用Unitrode公司生产的UC3875N。超前桥臂在全负载范围内实现了零电压软,滞后桥臂在75%以上负载范围内实现了零电压软。图2为滞后桥臂IGBT的驱动电压和集射极电压波形,可以看出实现了零电压开通。

频率选择20kHz,这样设计一方面可以减小IGBT的关断损耗,另一方面又可以兼顾化，使功率苏州变压器及输出滤波环节的体积减小。

图2 IGBT驱动电压和集射极电压波形图

4 　容性功率母排

在最初的实验样机中,滤波电容C5与IGBT模块之间的连接母排为普通的功率母排。在实验中发现IGB上的电压及流过IGBT的电流均发生了震荡,图3为满功率时采集的苏州变压器初级的电压、电流波形图。原因是并联在IGBT模块上的突波吸收电容与功率母排的寄生电感发生了谐振。满载运行一小时后,功率母排的温升为38℃,电容C5的温升为24℃。

图3 使用普通功率母排时苏州变压器初级电压、电流波形

为了消除谐振及减小功率母排、滤波电容的温升，我们最终采用了容性功率功率母排，图4为采用容性功率母排后满功率时采集的苏州变压器初级的电压、电流波形图。从图中可以看出，谐振基本消除，满载运行一小时后，无感功率母排的温升为11℃,电容C5的温升为10℃。

图4 使用容性功率母排后苏州变压器初级电压、电流波形

5 采用多个苏州变压器串并联结构，使并联的输出整流二极管之间实现自动均流

为了进一步减少损耗，输出整流二极管采用多只大电流400A、耐高电压80V的肖特基二极管并联使用。而且,每个苏州变压器的次级输出采用了全波整流方式。这样,每一次导通期间只有一组二极管流过电流。同时,次级整流二极管配上了RC吸收网络,以抑止由苏州变压器漏感和肖特基二极管本体变压器厂家电容引起的寄生震荡。这些措施都最大限度地减小了苏州变压器的输出损耗,有利于效率的提高。