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中压开关电源的变换拓扑及控制技术研发

刘永禄  
【摘要】:游梁式抽油机是我国油田开发生产的主要设备,针对其倒发电现象,中压直流供电的油井节能群控系统应运而生,其取消了单井节能控制中的多台交-直-交变频控制柜整流部分,共用一套整流器通过直流母线统一供电,通过公共直流母线供电与终端控制变频技术的结合,实现了多台抽油机的倒发电能量的互馈共享和循环利用。油井原由三相1140VAC供电,现经整流后母线上电压接近1600V,而油井逆变控制柜中的核心控制板、PLC等二次设备往往需要24VDC和220VAC的电源供电。本文以此为出发点研究设计适用于1600VDC/24VDC的中压开关电源。本文分析了多种中压开关电源的拓扑结构特点,结合实际应用场合最终选择串-并型双管正激变换器作为本文的变换器拓扑。分析了该拓扑结构的工作模态和不同工作模式下的电压增益;选择了基于交错PWM的同占空比控制和双环控制的混合控制策略来保证变换器输入均压和输出稳压,并建立了仿真模型分析验证。然后搭建了串-并型双管正激变换器实验平台,对变换器主电路、隔离驱动电路、检测采集电路和辅助电路依次进行设计并选取合适的器件参数和型号。并以TMS320F28335 DSP为主控板,采用上述混合控制方式编写平台调试程序。程序包括键盘模块、PWM控制模块、ADC采集监测显示及保护模块部分。最后用实验验证了串-并型双管正激变换器拓扑结构在不平衡均压控制下,输入均压降低了开关管的电压应力,输出稳压并在一定范围内做到电压环均压环的解耦,可以应用于中压直流供电的油井节能群控系统。最后针对实验中遇到的谐振问题进行了初步分析和研究。


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