高频开关电源系统中整流模块的功能设计

以自动恢复工作。

图5  整流模块输出特性（ 4） 模块并联保护。每个模块内部均有并联保护电路， 可以保证模块发生故障时自动退出系统， 从而不影响其他正常模块的工作。模块并联输出示意图如图6所示。

图6  模块并联输出示意图

　　（ 5） 过温保护。模块的过温保护主要是保护大功率变流器件， 这些器件的结温和电流过载能力均有安全极限值， 正常工作的情况下， 系统设计留有足够余量， 但在一些特殊条件下， 如环境温度过高、风机停转灯情况下， 模块检测散热器温度超过一定值时， 就会自动关机保护， 当温度降低到能够正常工作的温度值时模块才自动启动。

　　（ 6） 过流保护。过流保护主要是保护大功率变流器件， 在变流的每一个周期， 如果通过的电流超过器件承受的电流， 模块就会关闭功率器件， 以达到保护功率器件的目的。

　　3. 2  调节功能介绍

　　（ 1） 电压调节功能。模块的电压调节主要是指输出电压的调节， 在模块的输出端设有电压调节电位器，当模块和监控单元相连接时， 输出电压也可以由监控系统设定， 这时电位器调节无效。

　　（ 2） 测量功能。模块的测量功能主要是测量模块的输出电压和电流以及模块的工作状态， 并通过LCD 显示， 可以使用户直观方便的了解模块和系统的工作状态。

　　（ 3） 遥控功能。遥控： 控制模块的开/ 关机状态， 以及备用电源（ 蓄电池） 的均/ 浮充状态； 遥调： 对输出电压和输出电流的调节控制； 遥测： 可以在模块工作时测量输出电流和输出电压的值； 遥信： 通过远程监控监测模块的工作状态。

　　4   结 语

　　本文主要对智能高频开关电源系统中的整流模块进行的设计与研究， 利用无源PFC 电路的原理， 改善电路中电流的畸变， 外加DC/ DC 变换器抑制电网侧谐波电流噪声， 体现了智能高频开关电源系统中整流模块的优点， 适用于铁路、矿山等变电场所。该系统虽然能够准确的进行交流变换， 但是在对备用电源充电时的均匀性方面都比较弱， 同时成本也比较高， 同时在防雷滤波方面的改进也不是很完善， 所以还要在这些方面进一步的改善和提高。

　　整流模块是智能高频开关电源系统中的一个重要部分， 关系到系统的直流电压输出和工作时电压输出的稳定状况。本文的设计主要是对模块整流原理的改进和完善， 利用无源PFC 和DC/ DC 变换器的原理， 使得改进后的模块能够有效完成整流作用。

　　本文设计的整流模块的工作原理框图如图2 所示，工作时， 模块首先通过过防雷处理和滤波对输入的三相交流进行处理， 这样才能保证模块后级电路的安全； 经过处理后的三相交流经过整流和无源PFC 后转换成高压直流时， 这时转换的高压直流要经过DC/ DC 变换器再次转换成可变的直流电压输出； 另外模块控制部分还有负责过压、过流以及短路保护等作用， 这样才能保证输出电压的稳定， 也同时能对模块各部件进行保护。模块还在远程监控中提供了 四遥 （ 遥控、遥调、遥测、遥信） 接口。

图2  整流模块的的工作原理图

　　即功率因数校正（ Pow er Factor Correct ion, PFC）是指有效功率与总耗电量（ 视在功率） 之间的关系， 也就是有效功率除以总耗电量（ 视在功率） 的比值。无源PFC 是指不使用晶体管等一些有源器件组成的校正电路， 一般情况下由二极管、电阻、电容和电感等无源器材组成。本文的PFC 主要是在整流桥堆和滤波电容之间加1 个电感， 具体原理如图3 所示， 利用电感上的电流不能突变的特性来平滑电容充电强脉冲的波动， 改善电路中电流的畸变，并且利用电感上的电压超前于电流这一特性来补偿滤波电容电流超前电压的特性， 使功率因数和电磁干扰都得以改善。

　　这种方式只是一种简单的补偿措施， 只能做到抑制电流瞬时突变的目的， 但电流畸变的校正及功率因数的补偿能力都很差 。

　　DC/ DC 变换器将一个固定的直流电压变换为可变的直流电压， 这种控制具有加速平稳、快速响应的性能，同时可以收到节约电能的效果。用直流斩波器代替变阻器可节约20% ~ 30%的电能。直流斩波器不仅能起到调压作用， 还能起到有效抑制电网侧谐波电流噪声的作用。

图3  无源PFC 原理图