说明书下载产品故障解决激光电源百科使用及保养

基于软开关及优化算法极点控制的半导体激光电源

大功率半导体激光器在工业生产和激光泵浦领域有着重要应用,其恒流源稳定性对效率和耗能有着极大的影响。半导体激光器(LD)是非线性器件,为保证LD注入电功率稳定,最合适采用电流源驱动。
传统激光器恒流源使用电压线性输出,使用半桥或全桥整流,存在效率低精度低等多种问题和局限性,难以满足激光加工中快速开关光的要求。本文提出采用ZVS软开关技术,输出端采用同步倍流整流,大大降低损耗,提高效率以及对负载电压的自适应能力。研究优化控制恒流源的精度和速度,使得电流的稳定控制更加便捷、高效、快速、灵活。

大功率半导体激光电源基于软开关、电流电压双环控制的电源电路设计
为实现高效率、高功率LD模块驱动电源,主电路拓扑为移相全桥软开关结构,软开关技术能够减小开关管的开关损耗,实现高功率密度和高效率。输出级的同步倍流整流电路也能有效减少整流管的通态损耗。控制电路采取电流环、电压环双环控制以达到恒流限压的目的。电路包含相应的保护电路、缓上电和软启动电路等辅助电路。系统框图如图1所示[6-7]。电源参数为输入交流电压220V±20%,频率50Hz,输出电流50ADC,输出电压24VDC,最大输出功率1200W,输出满载效率η>90%。
基于软开关倍流整流激光电源系统框图
大功率半导体激光电源最优化算法极点配置电路控制仿真分析
系统采用极点配置法控制电流源输出电流值的稳定并恒定在所需要的数值,而极点配置法中的极点则由定义的最优算法计算得到,系统控制原理图如图5所示。首先采集恒流源的输入电压和输出电流作为系统内部参数,使用该组参数得到系统控制矩阵,并得到状态空间方程及传递函数。然后对于系统控制矩阵,使用阿克曼公式得到系统自调节增益和观测器增益,但由于极点配置不同,增益大小是一个范围[11]。最后使用自定义最优算法选择此时最优的输入电压使得系统最快达到所需数值,并将电压值反馈至输入端。根据闭环回路负反馈调节,从而实现最优电压和电流的稳定控制。
控制原理图
大功率半导体激光电源电源实验结果及数据分析
采用软开关技术,输出端采用同步倍流整流,大大降低损耗,提高效率以及对负载电压的自适应能力。
电源输出恒流恒压特性曲线
结论
本文采用实验和仿真分析大功率半导体激光电源的软开关特性和高精度控制特性,主要结论如下:
(1)针对传统恒流源线性结构损耗大的缺点,改用全桥ZVS软开关和同步倍整流模块,使得输出恒定,效率提高,且具有保护电路的效果。
(2)LD驱动模块良好的输出特性效率高达90%以上,比普通二极管整流效果好,满载输出高。
(3)基于最优算法的极点配置控制的恒流源,有控制精准、误差小、响应速度快和灵活的特点,提高恒流源的稳定性和自我恢复能力,达到最优控制。
全国招商电话:
13176015637
山东镭之源激光科技股份有限公司/激光电源
山东省济南市高新区颖秀路2711号蓝孚大厦四楼

Copyright © 2015 山东镭之源激光科技股份有限公司/激光电源 鲁ICP备18048895号-2 All Rights Reserved 版权所有