【摘要】：組合式三相單級(jí)橋式PFC變換器即由三個(gè)傳統(tǒng)單相單級(jí)橋式PFC變換器組合連接所得到一種變換器,該變換器在三相用電領(lǐng)域具有諸多優(yōu)點(diǎn),適合日益興起的三相中大功率應(yīng)用。但目前,此類拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在實(shí)際應(yīng)用中還有諸多問(wèn)題亟待解決,例如:單相橋式PFC模塊的變壓器原邊存在電壓?jiǎn)栴}、組合式三相單級(jí)橋式PFC變換器的模塊功率平衡問(wèn)題以及電網(wǎng)不平衡條件下的輸出電壓紋波問(wèn)題等。本文將針對(duì)以上幾方面問(wèn)題進(jìn)行詳細(xì)的研究。首先,為了提高單相橋式PFC模塊的可靠性,對(duì)其運(yùn)行過(guò)程中存在的變壓器原邊電壓尖峰問(wèn)題進(jìn)行了研究。在闡明單相橋式PFC模塊的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及工作原理的基礎(chǔ)上,建立了變換器換流期間的等效模型,研究了變壓器原邊電壓尖峰的產(chǎn)生原因,并驗(yàn)證了有源鉗位電路對(duì)于變壓器原邊電壓尖峰的抑制作用。針對(duì)電感電流零穿越期間鉗位開(kāi)關(guān)管出現(xiàn)過(guò)流的問(wèn)題,提出了帶限流環(huán)節(jié)的改進(jìn)式有源鉗位環(huán)節(jié)。該方案有效抑制了過(guò)流現(xiàn)象,大大提高了單相橋式PFC模塊的可靠性。在解決了單相橋式PFC模塊可靠性問(wèn)題的基礎(chǔ)上,將三個(gè)單相橋式PFC模塊以三角形連接接入電網(wǎng),負(fù)載端進(jìn)行并聯(lián),構(gòu)成組合式三相單級(jí)橋式PFC變換器。針對(duì)三相電網(wǎng)不平衡,提出了一種基于電壓前饋環(huán)節(jié)的功率平衡控制策略。推導(dǎo)了輸出電壓中的紋波成分,以及變換器參數(shù)及電網(wǎng)條件對(duì)紋波含量的影響。此外,提出了一種分段式數(shù)字濾波器,避免輸出電壓紋波導(dǎo)致輸入電流THD增加。為了從根本上抑制組合式三相單級(jí)橋式PFC變換器的輸出電壓紋波、改善直流輸出電壓質(zhì)量,提出了一種基于雙向變換器的紋波吸收方法。針對(duì)該電壓紋波以二倍工頻為主的特點(diǎn),設(shè)計(jì)了相應(yīng)的紋波檢測(cè)以及紋波抑制控制策略,并給出了紋波吸收環(huán)節(jié)中主要元器件的設(shè)計(jì)方法。最后,分別搭建了單相橋式PFC模塊及組合式三相單級(jí)橋式PFC變換器的實(shí)驗(yàn)平臺(tái),驗(yàn)證了本文的所有理論分析。
【圖文】：

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文橋式 PFC 變壓器原邊電壓尖峰抑制研究現(xiàn)狀功率應(yīng)用場(chǎng)合中，單相單級(jí)橋式 PFC 變壓器磁芯雙向勵(lì)磁利應(yīng)力較小，是該應(yīng)用場(chǎng)合理想的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。然而，由于變壓避免地存在漏感，因而在變換器換流瞬間會(huì)在變壓器原邊產(chǎn)尖峰。若不加以處理，電壓尖峰的存在將會(huì)極大的增加開(kāi)關(guān)重威脅變換器的正常工作，影響變換器的可靠性及壽命。為相單級(jí)橋式 PFC 變換器實(shí)際應(yīng)用的主要問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外學(xué)者也，提出了各種解決方案。17]中介紹了一種帶 RCD 環(huán)節(jié)的有損電壓尖峰鉗位方案。該方量經(jīng)二極管 Dc流入電容 Cc，以達(dá)到鉗位電壓尖峰的目的。環(huán)節(jié)的基礎(chǔ)上，該方案將鉗位電阻接至升壓電感之前，鉗位 Rc釋放的能量可以再次參與到變換器的能量流動(dòng)之中，而不 Rc上。通過(guò)這種改進(jìn)，該方法實(shí)現(xiàn)了 RCD 箝位環(huán)節(jié)損耗的

圖 1-3 基于無(wú)源鉗位環(huán)節(jié)的橋式 PFC 變換器在該方案中電感 L1、L2較傳統(tǒng)的單電感式橋式 PFC 變換器明顯減小，在中大功率場(chǎng)合將大大增加裝置的體積和重量理要求電容 C1、C2的值及電感 L1、L2的值嚴(yán)格相等，而其參數(shù)設(shè)計(jì)及器件選型都帶來(lái)了較大的困難。0]提出了一種雙開(kāi)關(guān)式的有源鉗位電路。在變換器換流期以有效地吸收變壓器原邊電壓尖峰。此外，由鉗位電感、環(huán)節(jié)，還能實(shí)現(xiàn)變換器中各開(kāi)關(guān)管的軟開(kāi)關(guān)功能。但該拓多，且諧振環(huán)節(jié)的參數(shù)設(shè)計(jì)較為復(fù)雜，故沒(méi)有得到廣泛應(yīng)1,22]提出了一種如圖 1-4 所示，，由鉗位開(kāi)關(guān)管 Sc、鉗位電環(huán)節(jié)。當(dāng)變換器由直通狀態(tài)切換為對(duì)臂導(dǎo)通狀態(tài)，箝位電原邊電壓尖峰進(jìn)行鉗位。隨后電容釋放能量，并通過(guò)變壓證了鉗位電容儲(chǔ)能的穩(wěn)定并實(shí)現(xiàn)了無(wú)損吸收。該方案只需件，且控制方法簡(jiǎn)單，不影響主電路的參數(shù)設(shè)計(jì)和器件選的電壓尖峰鉗位方案。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TM46

【參考文獻(xiàn)】

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1 張藝文;金科;;一種單級(jí)式高功率因數(shù)無(wú)電解電容AC/DC LED驅(qū)動(dòng)電源略[J];中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào);2015年22期

2 金峰;劉福鑫;阮新波;;采用模塊化結(jié)構(gòu)的多相多電平LLC諧振變換器[J];中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào);2015年17期

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本文編號(hào)：2617772