【BOB博鱼】Buck变换器在射流清洗设备电源中的应用

高压水射流清除技术是近年来在国际上蓬勃发展的一门高科技清除技术，具备清除速度快、效率高、成本低、洗手环保、不生锈受损基体、适用范围甚广、更容易构建自动化和智能化掌控等优点，可清除形状结构复杂的零部件[1]。近年来，随着自动控制技术的大大发展，工业自动化水平日益提升。为了提升高压水射流设备的清除效率和清除效果，有研究人员将自动控制技术运用到射流清除过程中。

其清除效果和清除效率相对于传统的人工清除有了相当大的提高，但该过程对于控制系统的实时性、稳定性具备较高的拒绝。因而作为控制系统的驱动部分，直流电源输入的快速性、稳定性也有较高的拒绝。传统的驱动电源多以线性直流稳压电源居多，由于电压调整功能的器件一直工作于线性缩放区，因而在应用于过程中不存在着功耗大、能量切换效率较低、输入响应速度慢等问题。

这为线性直流电源的应用于带给了相当大的局限性。近年来，随着电力电子功率器件的大大发展，开关电源获得了更加普遍的应用于，其涉及的技术及发展现状如文献[2]所述。

开关电源具备较多的优点。如内部功率损耗小、切换效率高。

随着超高频功率转换技术[3]的大大发展与应用于，开关电源的切换效率可以大幅度提高，其切换效率可高约90%以上，即超过文献[4]所述合理用于能源、增加能量损耗的目的。而且开关电源由于没传统的工频变压器，散热器比较较小，因而具备体积小、轻巧的特点。开关电源不仅具备以上所说的优点，与其适当的电路的掌控方法也较为多，如循环掌控方法[5]、滞环控制方法[6]、后移互为掌控方法[7]等。

设计人员可以根据实际应用于的拒绝和必须，灵活性地搭配各种类型的开关电源电路和掌控方法。本文针对传统线性直流稳压电源与电源直流电源的以上特点，融合射流清除设备的触摸屏驱动电源输入输出号召拒绝。设计了一种基于传统线性直流电源电路的开关电源电路结构，文中首先得出了适当的电路结构，并对适当的工作原理做到了详细解释，其次得出了建模结构图的搭起方法及结果分析，最后得出了扣除结论。1传统线性直流电源阐述传统的线性直流电源使用的一般结构形式如图1右图，图中Ui为电网中引进的220V工频交流电，T为变压器，U为整流器，D1为二极管，R1~R6皆为电阻，C1为稳压电容，Dz为稳压管，VT1、VT2为工作在线性状态的电源管，RL为负载电阻。

工作原理详述如下：工频交流电Ui，经升压变压器T变成幅值固定式的交流电，然后经整流器U整流为脉动的直流电，最后经滤波、缓冲器、输入对系统、稳压为阻抗获取直流稳压电源。在线性直流电源中电源管工作在线性缩放状态，直流稳压电路的种类较多，为了朴实线性直流电源的一般化，此处挑选常用的带上缩放环节的串联型稳压电路，其中VT1为功率调整管，VT2与R3构成较为缩放电路。假设变压器T的一次外侧电压为U1，二次外侧电压为U2，变压之比n：1，阻抗电压为Uo，Ui为工频电网电压，若计及变压器一次外侧损耗、变压器漏抗。

则当3组时，阻抗取得的平均值电压仅次于为：实际设计时，往往根据阻抗的情况确认电容C1的值。2引进Buck变换器的直流稳压电源2.1Buck变换器的结构及工作原理Buck变换器原理图如图2右图，其中Ui为直流电源，V为IGBT（绝缘栅双极晶体管），D为二极管，L为电感，C为电容，R、RL皆为电阻。其工作原理详述如下：在某一时刻，驱动信号掌控电源管V导通，电源Ui向阻抗RL供电，阻抗电压Uo=Ui，阻抗电流io按指数曲线下降。

当电源管V变频器时，阻抗电流经二极管D续流，阻抗电压Uo近似于为0，阻抗电流呈圆形指数曲线上升。若取电感L值较小，则阻抗电流倒数且输入脉动较小[8]。假设V的一个通折断周期为T，导通时间为ton，变频器时间为toff，导通频率为α，则阻抗电压的平均值：由式(3)由此可知，输入到阻抗的电压平均值Uo仅次于为Ui，增大频率α，Uo随之增大。2.2引进Buck变换器的直流稳压电源由于传统线性直流电源不存在的上述问题，本文将Buck变换器引进其中，同时去除了前置的交流变压器，将线性直流电源转换为体积小、轻巧的开关电源。

其电路原理图如图3右图，其中Ui为电网引进的220V工频交流电，U为整流器，C1为滤波电容，C2为稳压电容，C3为缓冲器电容，V1、V2为IGBT电源管，VD1、VD2、VD3皆为二极管，L1、L2为电感，R1、RL为电阻。其工作原理详述如下：220V工频交流电，经整流器U整流获得纹波较小的直流电，经滤波电容C1滤波，然后经稳压装置稳压构成更为平稳的直流电。其输入到阻抗的功率，可由后置的Buck变换器展开调节，通过调节主开关管V1的频率，才可获得输出功率适合的直流电。

图中V2、VD1、L1、C3包含辅助电路，其起到是构建主开关管的零电压变频器与通车。假设V1的导通之比α，阻抗电压为Uo，电容C1两端的电压为Uc1，Ui为电网电压的有效值，若计及电路中电感的感抗，则当3组时，阻抗取得的电压仅次于为：由上述分析不难看出，含Buck变换器的直流电源比线性直流电源更容易展开调节，通过掌控电源管的导通比可以符合有所不同直流输入的拒绝。而线性直流电源的输入不受阻抗的大小影响较小，而较难构建有所不同直流电源动态输入的拒绝。

在高压水射流的应用于中，对于系统号召的实时性有较高的拒绝，在有所不同的应用环境下阻抗往往不存在较小的变化。因而，通过以上理论分析可以显现出，含Buck变换器的直流电源需要更佳的适应环境高压水射流的应用于市场需求，下面通过建模实验分析加以解释。

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