采用變壓器次級輔助繞組的軟開關(guān)PWM三電平變換器
摘要:提出一種新型的ZVZCSPWM三電平直流變換器,在變壓器的次級側(cè)附加一個輔助繞組,整流得到的輔助電壓,為滯后管創(chuàng)造零電流條件,較好地解決了滯后管輕載下軟開關(guān)難的問題。新的主電路拓撲減小了高壓下功率器件的電壓應(yīng)力。分析了各時段的工作原理,并提供了設(shè)計參考和實驗結(jié)果。
本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/179411.htm關(guān)鍵詞:三電平變換器;零壓開關(guān);零流開關(guān);移相脈寬調(diào)制
1 引言
隨著科技的發(fā)展,諧波污染問題越來越引起人們的關(guān)注,有源功率因數(shù)校正(APFC,Active Power Factor Correction)技術(shù)是解決諧波污染的有效手段。而三相功率因數(shù)校正變換器的前級輸出直流電壓一般為760~800V,有時甚至高達1000V,這就要求提高后級變換器開關(guān)管的電壓定額,但是,很難選擇到合適的開關(guān)管[1]。另外,高頻化也是變換器發(fā)展的方向,但是隨著開關(guān)頻率的提高,開關(guān)損耗也成比例地增加。本文提出了一種新穎的ZVZCSPWM三電平變換器,使開關(guān)管承受的電壓應(yīng)力為輸入直流電壓的一半,并使開關(guān)損耗減小,從而較好地解決了上述兩個問題,克服了文獻[2]-[3]中所提出的ZVZCS三電平變換器的部分缺點,其主電路如圖1所示。它采用移相控制,其中C1和C2是分壓電容,其容量相等,并且很大,均分輸入電壓Vin,即VC1=VC2=Vs=Vin/2。Lk是變壓器初級漏感,D5,D6是箝位二極管,S1和S4是超前管,C3和C4分別是S1和S4的并聯(lián)電容,S2和S3是滯后管。Css為聯(lián)接電容,分別將兩只超前管和兩只滯后管的開關(guān)過程連接起來。Ch是維持電容,它使初級電流復(fù)位,從而實現(xiàn)滯后管的ZCS,并防止初級電流ip反向流動。Lf是輸出濾波電感,Cf是輸出濾波電容,R為負載。
圖1 主電路拓撲
2 工作原理及軟開關(guān)效果
ZVZCSPWMTL直流變換器有9個工作模式,對應(yīng)的工作波形如圖2所示。
圖2 工作波形圖
在分析工作模式前作如下假設(shè):
1)所有開關(guān)管、二極管均為理想器件;
2)所有電感、電容均為理想元件;
3)電容Css足夠大,穩(wěn)態(tài)工作時,Css的電壓恒定為Vin/2;
4)輸出濾波電感Lf足夠大,其電流為輸出電流Io,可以認為是一個恒流源;
5)C3=C4=Cr。
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