| 摘要：介绍一种大功率开关电镀电源的设计方案。为解决电镀电源中出现的电流严重畸变问题，采用三相PWM高功率因数整流方案，采用TMS320LF2812实现逆变器的FB-ZVSPWM控制方式，功率输出采用变压器功率合成及倍频整流模式，降低了开关损耗，有效提高了开关频率和输出效率。采用Matlab对其进行了仿真，仿真分析和实验结果验证了设计方案的可行性，证明了设计的电源具有谐波污染小，功率因数高，转换效率高等优点。
关键词：电镀电源；功率因数校正；全桥脉宽调制
1·引言
传统电镀电解直流电源采用晶闸管相控整流模式，导致电网侧谐波大、功率因数低。现代电镀电解开关电源采用二极管整流-IGBT逆变桥-高频功率电感变压器耦合-低压整流的拓扑结构，具有体积小、效率高、直流电压纹波小的优点，但直流母线采用大电容滤波，同样会导致网侧电流畸变、功率因数降低。鉴于电镀电源要求输出直流低电压和大电流，设计的电源采用电压空间矢量控制三相PWM整流器，从而实现了功率因数校正。采用IGBT全桥逆变，高频变压器耦合输出，最后通过倍频整流和LC滤波，使直流输出电压的质量和装置能量密度显著提高。
文中介绍的电镀用开关电源，其满载输出功率为60kW，输出电压为12V，输出电流为5kA，且连续可调。通过采用三相PWM整流技术控制相电流实现正弦波。理论分析、仿真及实验表明，该电路实现了输入电流的高功率因数整流和低电流畸变，有效抑制电镀电源的网侧电流谐波。同时采用全桥零电压软开关控制方式，有效减少了功率一体成型电感损耗。 模压电感器打样
2·主电路拓扑结构
鉴于大功率的输出，高频逆变部分采用以IGBT为功率开关器件的全桥拓扑结构。
图1示出电源主电路，包括：工频三相交流电输入、整流桥、滤波电感电容、高频全桥逆变器、高频变压器、输出整流环节、输出LC滤波器等。其中，C1为小电容，用于滤除尖峰脉冲带来的毛刺；C2为大容量电容；VTi（i=1～4）构成全桥逆变器；Cz为防止变压器发生磁偏的隔直电容。
尽管目前广泛采用软开关技术实现大功率开关电镀电源的设计方案比以前晶闸管相控整流方式效果更佳，但仍存在损耗大、功率因数低以及谐波等问题，故三相功率因数校正成为研究热点。为此，在设计中增加了功率因数校正环节，从而有效地提高了电源的功率因数和效率。
3·三相PWM高功率因数整流环节
三相PWM高频整流电路的主要原理是通过对 PWM整流电路的适当控制，使输入电流非常接近于正弦波，且和输入电压同相位，功率因数近似为1，因此，该整流电路可贴片电感生产商称为高功率因数整流器。图2示出基于三相PFC的电镀电源系统框图，其中前级为三相PFC及其控制电路。
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