第一篇：一級學科綜合實驗報告(開關電源技術)

成績

一級學科綜合實驗報告

學 號： 研究生姓名： 指導教師： 專業班級： 院（部）：

年 月 日

第二篇：高頻開關電源技術方案

高頻開關電源技術方案 客戶需求

技術參數30929003.pdf 技術方案 2.1 概述

現場的實際應用情況：12臺15V/12000A的電源配1臺90V/2000A的電源，每6臺15V/12000A 的電源配一臺6kV/380V/1MW的變壓器，其中90V/2000A電源由于只是用于去除氧化膜，并不需要長時間工作。

電源關注核心指標是可靠性和系統效率。

電源可以考慮采用3種主回路方式，每種方式各有優缺點。

2.2主回路原理圖方案1 2.2.1方案1 總體思想為輸入36脈波移相變壓器，6組功率模塊并聯的方式，具體電路如下： 15V/12000A開關電源最大輸出功率180kW，90V/2000A開關電源最大輸出功率180kW，功率等級一樣，考慮采用同樣的主回路原理，如下：

整流器整流器36脈移相變壓器整流器整流器整流器整流器功率模塊1輸出15V/12000A或90V/2000A功率模塊2輸入380V/50Hz功率模塊3功率模塊4功率模塊5功率模塊6功率模塊原理如下：

高頻變壓器及整流

輸入端配置36脈波移相變壓器，可有效擬制輸入電流諧波，基本能滿足3%的要求； 每臺開關電源采用6個功率模塊并聯的方式，如1個模塊出現異常，其他模塊還能繼續降額工作，提高了工作可靠性；模塊之間的均流精度可達5%以內，因此15V/12000A的開關電源每個模塊的等級設計為15V/2200A，90V/2000A的開關電源每個模塊的等級設計為90V/360A。

逆變采用移相全橋軟開關技術，效率高，比普通硬開關技術效率平均多2%左右； 二次整流采用同步整流技術，效率遠遠大于采用一般二極管整流的方式，一般同步整流比普通二極管整流效率高出5%～6%。

輸出加LC濾波，如不加LC濾波，輸出導電排由于高頻肌膚效應的緣故，導電排發熱嚴重。

90V/2000A電源由于只是用于去除氧化膜，并不需要長時間工作，從降低成本角度考慮，可以不加36脈波移相變壓器，輸出也不需要LC濾波，直流輸出高頻方波電壓。2.2.2方案2 總體思想為輸入PWM整流器，4組功率模塊并聯的方式，具體電路如下：

6脈波整流器功率模塊1輸出15V/12000A或90V/2000A輸入380V/50Hz功率模塊2PWM整流器功率模塊3功率模塊4

輸入端配置PWM整流器，可有效擬制輸入電流諧波，基本能滿足3%的要求；PWM整流器再備份一組6脈波整流器，只是在PWM整流器出故障時投入運行；

每臺開關電源采用4個功率模塊并聯的方式，如1個模塊出現異常，其他模塊還能繼續降額工作，提高了工作可靠性；模塊之間的均流精度可達5%以內，因此15V/12000A的開關電源每個模塊的等級設計為15V/3000A，90V/2000A的開關電源每個模塊的等級設計為90V/500A。

逆變采用移相全橋軟開關技術，效率高，比普通硬開關技術效率平均多2%左右； 二次整流采用同步整流技術，效率遠遠大于采用一般二極管整流的方式，一般同步整流比普通二極管整流效率高出5%～6%。

輸出加LC濾波，如不加LC濾波，輸出導電排由于高頻肌膚效應的緣故，導電排發熱嚴重。

90V/2000A電源由于只是用于去除氧化膜，并不需要長時間工作，從降低成本角度考慮，可以不加PWM，輸出也不需要LC濾波，直流輸出高頻方波電壓。

2.2.3方案3 總體思想為綜合6kV高壓配電，系統設計，利用6kV高壓變壓器直接做成36脈波移相變壓器，具體電路如下：

開關電源1輸出15V/12000A或90V/2000A輸入6kV/50Hz36脈波移相變壓器開關電源6輸出15V/12000A或90V/2000A

輸出15V/12000A或90V/2000A功率模塊1380V/50Hz功率模塊26脈波整流器功率模塊3功率模塊4

6kV變壓器直接設計為36脈波移相變壓器，高壓側幾乎沒有諧波，每一組輸出接入一臺開關電源。開關電源就采用普通6脈波整流；

每臺開關電源采用4個功率模塊并聯的方式，如1個模塊出現異常，其他模塊還能繼續降額工作，提高了工作可靠性；模塊之間的均流精度可達5%以內，因此15V/12000A的開關電源每個模塊的等級設計為15V/3000A，90V/2000A的開關電源每個模塊的等級設計為90V/500A。

逆變采用移相全橋軟開關技術，效率高，比普通硬開關技術效率平均多2%左右； 二次整流采用同步整流技術，效率遠遠大于采用一般二極管整流的方式，一般同步整流比普通二極管整流效率高出5%～6%。

輸出加LC濾波，如不加LC濾波，輸出導電排由于高頻肌膚效應的緣故，導電排發熱嚴重。

90V/2000A電源由于只是用于去除氧化膜，并不需要長時間工作，從降低成本角度考慮，可以不加PWM，輸出也不需要LC濾波，直流輸出高頻方波電壓。

2.2.4方案比較

從系統可靠性、系統效率這兩個主要關心的方面進行比較。

本方案的逆變、二次整流、輸出濾波采用的最先進的技術，在前面的方案敘述中已經提出，逆變采用全軟開關技術，比硬開關的效率高出2%左右；二次整流采用同步整流技術，比普通二極管的效率高出5%～6%左右；輸出經過LC后為平滑的直流，不會引起后級導電排高頻發熱；電源內部輸出的直流匯流排全部采用銅排，比采用鋁排的效率高出1%左右；

方案選擇主要針對輸入采用哪一種方式更合理進行比較分析。可靠性分析：

36脈波移相變壓器的可靠性遠遠高出PWM整流器，而且方案1采用6個模塊并聯，及時2個模塊出現故障，也不會影響系統使用，方案1的可靠性遠遠高出方案2的可靠性；

方案3把高壓變壓器引入，作為電源設計的一部分，相當于減少了一個變壓器的可靠性影響，因此方案3比方案1的可靠性更高。

系統效率分析：

方案1中變壓器損耗約為1.5%，整流器約為0.5%，前級總和約為2%；方案2中PWM整流器的損耗約為3%；方案1比方案2的效率略微高出一些；

方案3中比方案1只有一級變壓器的損耗，效率自然多出1.5%左右。綜合比較：方案排序為方案

3、方案

1、方案2。

2.2控制系統

功率模塊1模擬控制板Ig+-If1Io1IoUoK13875驅動電路IGBTK2集中控制板GV+-UfIfPI功率模塊6K5K6Ig+-If1K13875驅動電路IGBTIo1模擬控制板K

2控制方式：

雙環控制：電壓或電流外環，PI環； 每模塊電流內環，比例環 2.3監控單元

采用8寸觸摸屏；

功能：本地、遠程操作切換；電源設置、啟停操作；顯示輸出等參數，電源故障信息等；RS485上位機通訊等。2.4結構外形

見附件。

第三篇：高頻開關電源技術教學要點

《高頻開關電源技術》教學要點

一、課堂講授

1、電力電子器件

電力半導體器件基礎；電力MOSFET與IGBT器件簡介。

2、DC/DC變換

Buck，Boost，Buck/Boost，Cuk，Sepic，Zeta，forword，flyback，Full-bridge原理介紹。開關的旋轉與拓撲結構的關系。

3、軟開關變換電路

ZVS-QRC，ZCS-QRC，ZVS-PWM，ZCS-PWM，ZVT，ZCT，Full-bridge，Phase-shift原理介紹。RDCLI。

4、基于3842的反激式變換電路設計，基于TOPSWITCH的電源電路設計，基于3852的單相功率因數校正電路的設計，基于3875的移相式全橋電路的設計。

5、電源電路的計算機仿真。

二、實驗 1、3842單端反激電路實驗 2、3875仿真實驗

三、學時數

每次3學時，10次，總共30學時

中國礦業大學（北京）信電系 2006-7-17

第四篇：通用技術實驗報告

通用技術技術實驗報告

實驗名稱

如何增加紙質凳子的承載重量

實驗小組

姓名：

學號：

指導教師簽字：

成績：

實驗時間：

一、實驗目的和要求

通過對報紙進行各種技術實驗，提高紙質凳子的承載能力。

二、主要儀器設備

廢報紙、膠紙、硬紙片、砝碼、線

三、實驗內容及實驗數據記錄 實驗一：報紙的強度與形狀的關系 實驗步驟：

（一）剪裁出長25厘米，寬15厘米的報紙若干張

（二）按照以下方式將報紙放在兩疊等高的書上，分別增加砝碼質量，直到變形為止，記錄所承載的砝碼數量.桌ABC子 桌 桌 桌

1、將報紙

折

疊

成柱

砝 碼

數

狀

量

能承載

個砝碼

2、將報紙折疊成瓦棱狀

能承載

個砝碼

3、將報紙折疊成三角棱柱狀

能承載

個砝碼

4、將報紙

卷

成圓

柱

狀

能承載

個砝碼

（三）你能得出什么結論

（四）你還有其他增強報紙強度的方法嗎

實驗二：材料的形狀與穩定性的關系 實驗步驟：

（一）將報紙卷成長約30厘米，半徑為0.5厘米的圓柱體，與硬紙片用膠紙連接，搭建桌子A、B、C，在桌面的四個角上放置砝碼，觀察桌子的變化，并記錄

A

B

C

（二）根據試驗記錄，分析哪張桌子的結構最好，簡單說明原因

（三）你還有其他提高桌子穩定性的方法嗎？請用試驗證明。

第五篇：開關電源電磁干擾抑制技術

開關電源電磁干擾抑制技術

0 引言

隨著現代電子技術和功率器件的發展，開關電源以其體積小，重量輕，高性能，高可靠性等特點被廣泛應用于計算機及外圍設備通信、自動控制、家用電器等領域，為人們的生產生活和社會的建設提供了很大幫助。但是，隨著現代電子技術的快速發展，電子電氣設備的廣泛應用，處于同一工作環境的各種電子、電氣設備的距離越來越近，電子電路工作的外部環境進一步惡化。由于開關電源工作在高頻開關狀態，內部會產生很高的電流、電壓變化率，導致開關電源產生較強的電磁干擾。電磁干擾信號不僅對電網造成污染，還直接影響到其他用電設備甚至電源本身的正常工作，而且作為輻射干擾闖入空間，造成電磁污染，制約著人們的生產和生活。國內在20世紀80一90年代，為了加強對當前國內電磁污染的治理，制定了一些與CISPR標準、IEC801等國際標準相對應的標準。自從2003年8月1日中國強制實施3C認證(china compulsory certification)工作以來，掀起了“電磁兼容熱”，近距離的電磁干擾研究與控制愈來愈引起電子研究人員們的關注，當前已成為當前研究領域的一個新熱點。本文將針對開關電源電磁干擾的產生機理系統地論述相關的抑制技術。

l 開關電源電磁干擾的抑制 形成電磁干擾的三要素是干擾源、傳播途徑和受擾設備。因而，抑制電磁干擾應從這三方面人手。抑制干擾源、消除干擾源和受擾設備之間的耦合和輻射、提高受擾設備的抗擾能力，從而改善開關電源的電磁兼容性能的目的。1．1 采用濾波器抑制電磁干擾 濾波是抑制電磁干擾的重要方法，它能有效地抑制電網中的電磁干擾進入設備，還可以抑制設備內的電磁干擾進入電網。在開關電源輸入和輸出電路中安裝開關電源濾波器，不但可以解決傳導干擾問題，同時也是解決輻射干擾的重要武器。濾波抑制技術分為無源濾波和有源濾波2種方式。

1．1．1 無源濾波技術 無源濾波電路簡單，成本低廉，工作性能可靠，是抑制電磁干擾的有效方式。無源濾波器由電感、電容、電阻元件組成，其直接作用是解決傳導發射。開關電源中應用的無源濾波器的原理結構圖如圖1所示。

由于原電源電路中濾波電容容量大，整流電路中會產生脈沖尖峰電流，這個電流由非常多的高次諧波電流組成，對電網產生干擾；另外電路中開關管的導通或截止、變壓器的初級線圈都會產生脈動電流。由于電流變化率很高，對周圍電路會產生出不同頻率的感應電流，其中包括差模和共模干擾信號，這些干擾信號可以通過2根電源線傳導到電網其他線路和干擾其他的電子設備。圖中差模濾波部分可以減少開關電源內部的差模干擾信號，又能大大衰減設備本身工作時產生的電磁干擾信號傳向電網。又根據電磁感應定律，得E=Ldi／dt，其中：E為L兩端的電壓降；L為電感量；di／dt為電流變化率。顯然要求電流變化率越小，則要求電感量就越大。脈沖電流回路通過電磁感應其他電路與大地或機殼組成的回路產生的干擾信號為共模信號；開關電源電路中開關管的集電極與其他電路之間產生很強的電場，電路會產生位移電流，而這個位移電流也屬于共模干擾信號。圖1中共模濾波器就是用來抑制共模干擾，使之受到衰減。1．1．2 有源濾波技術

有源濾波技術是抑制共模干擾的一種有效方法。該方法從噪聲源出發而采取的措施(如圖2所示)，其基本思想是設法從主回路中取出一個與電磁干擾信號大小相等、相位相反的補償信號去平衡原來的干擾信號，以達到降低干擾水平的目的。如圖2所示，利用晶體管的電流放大作用，通過把發射極的電流折合到基極，在基極回路來濾波。R1，C2組成的濾波器使基極紋波很小，這樣射極的紋波也很小。由于C2的容量小于C3，減小了電容的體積。這種方式僅適合低壓小功率電源的情況。另外，在設計和選用濾波器時應注意頻率特性、耐壓性能、額定電流、阻抗特性、屏蔽和可靠性。濾波器的安裝位置要恰當，安裝方法要正確，才能對干擾起到預期的濾波作用。1．2 屏蔽技術和接地技術 采用屏蔽技術可以有效地抑制開關電源的電磁輻射干擾。屏蔽一般分為2種：一種是靜電屏蔽，主要用于防止靜電場和恒定磁場的影響；另一種是電磁屏蔽，主要用于防止交變電場、磁場以及交變電磁場的影響。屏蔽技術分為對發出電磁波部位的屏蔽和受電磁波影響的元器件的屏蔽。在開關電源中，可發出電磁波的元器件是指變壓器、電感器、功率器件等，通常在其周圍采用銅板或鐵板作為屏蔽，以使電磁波產生衰減。此外，為了抑制開關電源產生的輻射向外部發散，為了減少電磁干擾對其他電子設備的影響，應采取整體屏蔽。可完全按照對磁場屏蔽的方法來加工屏蔽罩，然后將整個屏蔽罩與系統的機殼和地連接為一體，就能對電磁場進行有效的屏蔽。然而在使用整體屏蔽時應充分考慮屏蔽材料的接縫、電線的輸入／輸出端子和電線的引出口等處的電磁泄露，且不易散熱，結構成本大幅度增加等因素。為使電磁屏蔽能同時發揮靜電屏蔽的作用，加強屏蔽效果，同時保障人身和設備的安全，應將系統與大地相連，即為接地技術。接地是指在系統的某個選定點與某個接地面之間建立導電的通路設計。這一過程是至關重要的，將接地和屏蔽正確結合起來可以更好地解決電磁干擾問題，又可提高電子產品的抗干擾能力。1．3 PCB設計技術 為更好地抑制開關電源的電磁干擾，其印制電路板(PCB)的抗干擾技術尤為重要。為減少PCB的電磁輻射和PCB上電路間的串擾，要非常注意PCB布局、布線和接地。如減少輻射干擾是減小通路面積，減小干擾源和敏感電路的環路面積，采用靜電屏蔽。而抑制電場與磁場的耦合，應盡量增大線間距離。在開關電源中接地是抑制干擾的重要方法。接地有安全接地、工作接地和屏蔽接地等3種基本類型。地線設計應注意以下幾點：交流電源地與直流電源地分開；功率地與弱電地分開；模擬電路與數字電路的電源地分開；盡量加粗地線。1．4 擴頻調制技術 對于一個周期信號尤其是方波來說，其能量主要分布在基頻信號和諧波分量中，諧波能量隨頻率的增加呈級數降低。由于n次諧波的帶寬是基頻帶寬的n倍，通過擴頻技術將諧波能量分布在一個更寬的頻率范圍上。由于基頻和各次諧波能量減少，其發射強度也應該相應降低。要在開關電源中采用擴頻時鐘信號，需要對該電源開關脈沖控制電路輸出的脈沖信號進行調制，形成擴頻時鐘(如圖3所示)。與傳統的方法相比，采用擴頻技術優化開關電源EMI既高效又可靠，無需增加體積龐大的濾波器件和繁瑣的屏蔽處理，也不會對電源的效率帶來任何負面影響。

1．5 一次整流電路中加功率因數校正(PFC)網絡 對于直流穩壓電源，電網電壓通過變壓器降壓后直接通過整流電路進行整流，所以整流過程中產生的諧波分量作為干擾直接影響交流電網的波形，使波形畸變，功率因數偏低。為了解決輸入電流波形畸變和降低電流諧波含量，將功率因數校正(PFC)技術應用于開關電源中是非常必要的。PFC技術使得電流波形跟隨電壓波形，將電流波形校正成近似的正弦波，從而降低了電流諧波含量，改善了橋式整流電容濾波電路的輸入特性，提高了開關電源的功率因數。其中無源功率因數校正電路是利用電感和電容等元件組成濾波器，將輸入電流波形進行移相和整形過程來實現提高功率因數的。而有源功率因數校正電路是依據控制電路強迫輸入交流電流波形跟蹤輸入交流電壓波形的原理來實現交流輸入電流正弦化，并與交流輸入電壓同步。兩種方法均使功率因數提高，后者效果更加明顯，但電路復雜。結語 本文的設計方法正確，仿真結果正常，克服了傳統方案中所存在的一些問題，使電磁干擾的抑制技術得到進一步優化。從開關電源電磁干擾產生的機理來看，有多種方式可抑制電磁干擾，除本文中分析的幾種主要方法外，還可以采用光電隔離器、LSA系列浪涌吸收器、軟開關技術等。抑制開關電源的電磁干擾，目的是使其能在各領域得到有效應用的同時，盡量減少電磁污染，實現了對電磁污染問題的有效治理。而在實際設計時，應全面考慮開關電源的各種電磁干擾，選用多種抑制電磁干擾的方法加以綜合利用，使電磁干擾降到最低，從而提高電子產品的質量與可靠性。