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(yàn)。為增進(jìn)大家對變換器的認(rèn)識，本文將對電源變換器以及電源變換器設(shè)計(jì)要點(diǎn)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(dú)設(shè)計(jì)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(jì)提供了很大方便。

典型電源變換器分別由輸入保護(hù)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(shí)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(shí)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(diǎn)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(dú)立的EMI濾波器和電源變換器，優(yōu)點(diǎn)是用戶可以根據(jù)需要進(jìn)行組合，使用靈活。

根據(jù)電動機(jī)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(jī)調(diào)速系統(tǒng)，通過改變電樞電壓實(shí)現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，減弱勵磁實(shí)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(jì)要點(diǎn)

在電源變換器設(shè)計(jì)中，首先根據(jù)負(fù)載要求確定電路拓?fù)?，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(biāo)有輸入電壓范圍、輸出電壓準(zhǔn)確度、負(fù)載穩(wěn)定度、電壓穩(wěn)定度、輸出紋波、效率和動態(tài)指標(biāo)，為了達(dá)到保護(hù)負(fù)載和電源變換器的目的，電源變換器具有過流保護(hù)過壓保護(hù)及欠壓保護(hù)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(fù)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(biāo)(啟動特性、輸入電壓階躍特性、負(fù)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(biāo)和設(shè)計(jì)壽命指標(biāo)，這些指標(biāo)主要是與電路拓?fù)?、熱設(shè)計(jì)、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?fù)洌x擇經(jīng)過飛行考驗(yàn)的成熟的電路、標(biāo)準(zhǔn)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(fù)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(yàn)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(jì)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(fù)載設(shè)備的工作頻率進(jìn)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(jìn)行設(shè)計(jì)。

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