電源變換器的工作原理是什么?電源變換器設(shè)計要點介紹!

變換器從最開始的80年代的矩陣式變換器一步步發(fā)展至今，可以說，變換器經(jīng)受住了時代的考驗。為增進大家對變換器的認識，本文將對電源變換器以及電源變換器設(shè)計要點予以介紹。如果你對變換器具有興趣，不妨繼續(xù)往下閱讀哦。

一、電源變換器

電源是電子電路中有源器件工作的能量來源，電源的性能直接影響電子電路的性能，電源可以說是電子系統(tǒng)的“心臟”。通常一個電子系統(tǒng)需要用到多種不同電壓(或電流)和不同容量的電源，而為每一種應(yīng)用需求單獨設(shè)計一個電源往往會增加系統(tǒng)體積和成本。電源變換器為簡化電源設(shè)計提供了很大方便。

典型電源變換器分別由輸入保護級(熔斷器+輸入浪涌電流抑制電路)、EMI濾波器、電源變換電路和輸出隔離電路組成，為了保證電源供電的可靠性，電子設(shè)備的DC/DC電源往往采用熱備份的工作方式，備份電源的設(shè)置與主份完全一致，通過輸出隔離二極管實現(xiàn)并聯(lián)供電，由于主份輸出電壓一般高于備份，工作時主份電源帶載、備份電源空載，在主份電源出現(xiàn)故障時，備份電源帶載工作，實現(xiàn)備份冗余的目的。

電源變換器產(chǎn)品的種類較多，國內(nèi)研制的電源變換器產(chǎn)品主要采用多種功能的電路單元組合在一個模塊里，用戶使用方便，缺點是電源變換器的體積較大，靈活性差。國外研制的電源變換器產(chǎn)品主要采用單元模塊的方式，即采用獨立的EMI濾波器和電源變換器，優(yōu)點是用戶可以根據(jù)需要進行組合，使用靈活。

根據(jù)電動機的調(diào)速要求，可以分為直流電源變換器和交流電源變換器兩大類：

1)直流電源變換器主要是將輸入的恒定交流電變換為輸出可調(diào)的直流電，因此又稱為可調(diào)整流器，用于直流電動機調(diào)速系統(tǒng)，通過改變電樞電壓實現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，減弱勵磁實現(xiàn)恒功率調(diào)速。

2)交流電源變換器，主要是將輸入的恒壓恒頻交流電轉(zhuǎn)換為電壓和頻率可調(diào)的交流輸出，因此又稱為變頻器。根據(jù)電力電子換流模式，變頻器又可分為交一直一交變頻器和交一交變頻器，而在交一直一交變頻器中，按其直流環(huán)節(jié)的儲能元件的不同有恒壓源(VSI)和恒流源(CSI)兩種變頻器。

二、電源變換器設(shè)計要點

在電源變換器設(shè)計中，首先根據(jù)負載要求確定電路拓撲，確定電源變換器的組成和備份方式，電源變換器的主要參數(shù)指標有輸入電壓范圍、輸出電壓準確度、負載穩(wěn)定度、電壓穩(wěn)定度、輸出紋波、效率和動態(tài)指標，為了達到保護負載和電源變換器的目的，電源變換器具有過流保護過壓保護及欠壓保護能力，故障撤銷后，電源變換器可以恢復(fù)正常工作，在母線電壓及負載發(fā)生變化時，電源變換器具有快速的響應(yīng)能力。因此，電源變換器的動態(tài)指標(啟動特性、輸入電壓階躍特性、負載階躍瞬態(tài)特性)也是電源變換器的重要特性。此外，為了滿足空間環(huán)境的要求，電源變換器需要考慮耐空間輻照能力、可靠性指標和設(shè)計壽命指標，這些指標主要是與電路拓撲、熱設(shè)計、元器件質(zhì)量等級和元器件參數(shù)降額等因素有關(guān)。

在分析任務(wù)要求基礎(chǔ)上選擇適合的電路形式，特別是功率級電路，應(yīng)力求簡單、可靠，優(yōu)先采用單端電路拓撲，選擇經(jīng)過飛行考驗的成熟的電路、標準電路，同時還要有良好的輸入端故障隔離措施以及輸出端對負載故障的適應(yīng)性能。電路的選擇與元器件的選用有密切關(guān)系，特別是一些分立元件，如功率管、整流二極管、濾波電容器等，應(yīng)優(yōu)選經(jīng)過飛行驗證的高可靠產(chǎn)品并降額使用。

電源變換器的電磁兼容性設(shè)計上在輸入端加EMI濾波器以減小輸入反射紋波電壓對航天器電源系統(tǒng)的影響，在輸出端加濾波電路減小輸出紋波和噪聲對用電設(shè)備的影響，電源變換器脈寬調(diào)制器的振蕩頻率應(yīng)盡量與負載設(shè)備的工作頻率進行協(xié)調(diào)后選定。電源變換器內(nèi)部的布線、隔離、接地都應(yīng)以電氣系統(tǒng)電磁兼容性原則為依據(jù)進行設(shè)計。

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