級(jí)聯(lián)式直流變換器一種適用于高壓應(yīng)用的直流變換器

級(jí)聯(lián)式直流變換器——一種適用于高壓應(yīng)用的直流變換器

謝少軍南京航空航天大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院11/18/2023主要內(nèi)容引言級(jí)聯(lián)式直流變換器

結(jié)論

輸入并聯(lián)的級(jí)聯(lián)式變換器

級(jí)聯(lián)式變換器應(yīng)用實(shí)例

11/18/2023三電平背景隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，為了減小對(duì)工頻電網(wǎng)的污染，人們對(duì)電能變換器的要求越來(lái)越高，特別是“綠色”電源技術(shù)的提出,要求電能變換裝置具有高輸入功率因數(shù)，因此必須采用功率因數(shù)校正技術(shù)。三相PFC變換器的輸出電壓一般為760-800V左右，有的甚至高達(dá)1000V，這就要求提高后級(jí)直流變換器開關(guān)管的電壓定額。為了降低后級(jí)直流變換器開關(guān)管的電壓應(yīng)力，1992年J.RenesPinheiro提出了零電壓開關(guān)三電平直流變換器。11/18/2023三電平直流變換器半橋三電平直流變換器全橋三電平直流變換器11/18/2023三電平問(wèn)題

三電平直流變換器的核心是通過(guò)采用分壓電容和箝位二極管并保證一定開關(guān)時(shí)序的條件下實(shí)現(xiàn)功率管承受的電壓為輸入直流電壓的一半。其存在的問(wèn)題：（1）增加了分壓電容和箝位二極管，使電路復(fù)雜，成本增加（2）必須采取較復(fù)雜的控制以實(shí)現(xiàn)功率管的三電平開關(guān)（3）必須采取措施確保分壓電容的電壓的均衡

11/18/2023級(jí)聯(lián)式直流變換器

半橋級(jí)聯(lián)變換器

零電壓零電流復(fù)合式全橋級(jí)聯(lián)變換器

11/18/2023級(jí)聯(lián)式直流變換器

與三電平直流變換器試將普通二電平變換器中的功率開關(guān)用三電平開關(guān)單元代替不一樣，它實(shí)際上是二個(gè)通常的二電平直流變換器的串聯(lián)疊加。由于串聯(lián)電路的輸出電流相同，只要做到二個(gè)變換器的輸出電壓相等，就可以做到變換器的功率均分保證二個(gè)變換器的輸入電壓相等。每個(gè)功率器件的開關(guān)應(yīng)力相同，為直流側(cè)輸入電壓的一半。11/18/2023每個(gè)變換器采用獨(dú)立的PWM（或移相PWM）控制，電壓給定采用同一個(gè)給定值。僅用一套控制電路，控制電路的每一輸出信號(hào)分別送到二個(gè)不同變換器的對(duì)應(yīng)功率管，這種控制方式下，只要每臺(tái)變換器參數(shù)基本一致，即可保證每臺(tái)變換器輸出電壓基本相等。

級(jí)聯(lián)式直流變換器控制的兩種方式11/18/2023①電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不需要采用箝位二極管。②控制簡(jiǎn)便，不需要考慮開關(guān)時(shí)序和電容電壓均衡③副邊整流二極管電壓應(yīng)力為三電平變換器的一半。④是一種模塊化的結(jié)構(gòu),由二個(gè)相同的電路構(gòu)成，一個(gè)大功率的變換器分成了二個(gè)容量較小的變換器，設(shè)計(jì)變得簡(jiǎn)單。⑤可以N個(gè)變換器級(jí)聯(lián)，功率器件電壓應(yīng)力為輸入電壓的1/N。

級(jí)聯(lián)式直流變換器特點(diǎn)11/18/2023級(jí)聯(lián)全橋ZVS變換器11/18/2023級(jí)聯(lián)全橋ZVS變換器11/18/2023輸入并聯(lián)的級(jí)聯(lián)式變換器輸入并聯(lián)，輸出串聯(lián)的四路雙管正激變換器的級(jí)聯(lián)11/18/2023輸入并聯(lián)的級(jí)聯(lián)式變換器這種級(jí)聯(lián)方式可以在減小變壓器副邊整流和續(xù)流二極管電壓應(yīng)力的情況下，提高輸出電壓。如并聯(lián)交錯(cuò)雙管正激變換器，若共用續(xù)流二極管，整流管的電壓應(yīng)力為變壓器副邊電壓的2倍。但若采取級(jí)聯(lián)方案后，整流管的電壓應(yīng)力可降低（因?yàn)樽儔浩鞲边呺妷航档土艘槐叮Ｔ谛枰咻敵鲭妷旱膱?chǎng)合具有實(shí)用意義。輸入并聯(lián)的電路結(jié)構(gòu)在采用適當(dāng)控制技術(shù)后，可以減小輸入電流脈動(dòng)，減小輸入電容的容量，進(jìn)而減小前級(jí)整流電路的電流畸變，提高功率因數(shù)，如采用交錯(cuò)控制，每組變換器的控制信號(hào)相位差為2π/N，輸入電流脈動(dòng)頻率為開關(guān)頻率的N倍。11/18/2023級(jí)聯(lián)式變換器應(yīng)用實(shí)例

某型6KW飛機(jī)電源變換器，輸入為400Hz，115V三相四線，輸出為360V直流，采用二個(gè)輸出為180V的并聯(lián)交錯(cuò)雙管正激變換器級(jí)聯(lián)。整流管耐壓只需600V，輸入電流總諧波含量在不采取其它任何措施的條件下小于15%，對(duì)飛機(jī)電網(wǎng)的影響很小。某80KVA地鐵輔助逆變器（級(jí)聯(lián)逆變器與級(jí)聯(lián)直流變換器的區(qū)別僅在于功率管的控制規(guī)律不一樣），輸入電壓為1500V±20%，采用二個(gè)三相橋在輸入側(cè)串聯(lián)疊加，功率管的電壓定額只需取為1700V。

采用分立直流電源的級(jí)聯(lián)式逆變器方案在高壓大功率傳動(dòng)和有源濾波器等領(lǐng)域已得到工程應(yīng)用。

11/18/2023結(jié)論

本文闡述了級(jí)聯(lián)式直流變換器的概念，這是一種具有重要實(shí)用意義的直流變