礦用本安電源開關(guān)變換器濾波電容消解方案

陳慧麗， 李杰

(鄭州科技學(xué)院 電氣工程學(xué)院，河南 鄭州 450064)

0 引言

礦用本質(zhì)安全(簡稱本安)[1]電源主要包括線性電源和開關(guān)電源兩種。其中本安開關(guān)電源應(yīng)用越來越廣泛[2]，正逐步取代傳統(tǒng)的本安線性電源。但現(xiàn)有本安開關(guān)電源存在輸出電壓紋波較大、本安性能較差等問題[3]。鑒于本安開關(guān)電源主要由各類開關(guān)變換器(如AC-DC變換器、DC-DC變換器等)組成[4]，本文從開關(guān)變換器輸出本安特性角度出發(fā)，研究提高礦用本安電源輸出本安性能的方法。

開關(guān)變換器輸出本安特性主要與電感和電容有關(guān)。開關(guān)變換器輸出側(cè)通常有較大的濾波用電解電容[5]，導(dǎo)致輸出電壓紋波較大，因此常采用無電解電容或電解電容消解方案[6-7]，以減小紋波，提高輸出本安性能。無電解電容方案的核心思想是采用其他電容器件或網(wǎng)絡(luò)代替電解電容，如采用陶瓷電容或薄膜電容等非電解電容作為直流母線電容進行濾波，通過單個或多個電容并聯(lián)方式滿足一定的性能要求[8-9]。該方案存在容值過小、耐壓低、成本高等缺點，且適用性較差。電解電容消解方案通過控制直流母線電壓，將瞬時功率差轉(zhuǎn)移給非直流母線電容進行平衡，具有控制靈活、適用性強等特點，是目前的研究熱點。文獻[10]提出一種雙端輸入增頻法，可減小開關(guān)變換器輸出濾波電容，從而抑制輸出短路放電火花，但該方法電路結(jié)構(gòu)和控制過程較復(fù)雜，不易實現(xiàn)。文獻[11]通過分析開關(guān)變換器工作范圍，優(yōu)化濾波電容參數(shù)選取范圍，使其滿足輸出電壓紋波要求。……