面向大型无人机的一种高频大功率模块电源设计

李中原，尚德堉，孙峥翰，周远鹏

（贵州航天林泉电机有限公司，贵州 贵阳 550008）

0 引 言

随着国内大型无人机市场的蓬勃发展，其供电技术发展迅速，无人机正朝着小型化、轻型化以及续航能力持久的方向发展，人们对大型无人机的功率、体积及重量提出了更高的要求[1]。目前适用于大型无人机供电的二次电源设计技术比较成熟，但是产品体积重量太大，严重影响了无人机飞行航程和使用寿命[2]。发电机电源变换器作为发动机附件的核心设备，其体积和重量是关键技术指标，因此研制一种高频、小体积且大功率的模块电源作为电源转换装置十分必要[3]。

1 全桥移相电路原理

大型无人机的电源变换器一般采用非隔离Buck电路和隔离型全桥电路，为进一步减小体积并提升效率，本设计采用全桥移相电路拓扑，在硬开关全桥电路的基础上可实现软开关，进一步提升频率和效率，原理图如图1所示[4]。V1和V2构成一组桥臂，二者互补导通，V3和V4构成一组桥臂，二者亦互补导通。V1和V2的驱动信号分别超前V4和V3的驱动信号，将V1和V2定义为超前臂，V3和V4定义为滞后臂。两桥臂输出电压va和vb相差一个相位，通过移相角可控制变压器初级的占空比，进而调节输出电压。利用移相原理及V1～V4并联的电容来实现开关管的零电压开关（Zero Voltage Switch，ZVS），以半个工作周期为例说明其工作原理。

图1 全桥移相电路拓扑原理图

模态1：V1、V4导通且V2、V3截止，全桥左臂支路中点电压va=Ec，右臂中点电压vb=0，Ec为变压器原边两端电压。……