【摘 要】
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三相VIENNA整流器具有谐波小、能够实现单位功率因数、开关应力低和无桥臂直通风险等优点。但是,三相VIENNA整流电路的基本PFC结构采用的是Boost单元,存在升压二极管的反向恢复、开关损耗大、电磁干扰大和电能传输效率低等问题,对整流器的性能提升造成了一定的限制。因此,本课题对三相VIENNA整流器的软开关技术开展深入研究,以减小其电磁干扰,提升其电能传输效率。本文的主要工作内容如下:阐述了单
【基金项目】
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国家重点研发计划资助项目（批准号:2018YFB0905803）
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三相VIENNA整流器具有谐波小、能够实现单位功率因数、开关应力低和无桥臂直通风险等优点。但是,三相VIENNA整流电路的基本PFC结构采用的是Boost单元,存在升压二极管的反向恢复、开关损耗大、电磁干扰大和电能传输效率低等问题,对整流器的性能提升造成了一定的限制。因此,本课题对三相VIENNA整流器的软开关技术开展深入研究,以减小其电磁干扰,提升其电能传输效率。本文的主要工作内容如下:阐述了单相PFC和三相PFC软开关技术的发展现状,指出了三相VIENNA整流器软开关技术的重要性,进而提出本文的研究目的和意义。随后论述了三相VIENNA整流器的工作原理,并对其功率损耗进行简化计算。对于新型软开关拓扑的研究,本文从三相VIENNA整流器的拓扑结构出发,基于Boost电路软开关技术的基本思想,提出了两种新型三相VIENNA软开关拓扑,分别为最小电压有源钳位三相VIENNA电路和分流式三相VIENNA软开关电路。两种新型拓扑都能解决升压二极管的反向恢复问题,前者实现了开关器件全范围内的零电压开通与零电压关断,具有低电压应力的优良特性,后者实现了开关器件全范围内的零电流开通与零电压关断,具有结构简单、高效率的优良特性。为研究所提出拓扑的可行性,本文详细分析了两种新型拓扑的基本工作原理、软开关实现条件以及器件应力等,并给出了功率损耗的简化计算方案以及电路参数的设计方法。根据所设计的电路参数,本文完成了两种新型软开关拓扑的仿真验证,并搭建传统三相VIENNA电路和两种新型三相VIENNA软开关电路的实验平台,实验结果验证了所研究拓扑的正确性。根据实验数据和理论上的损耗计算,本文绘制了传统三相VIENNA电路和两种新型三相VIENNA软开关电路的损耗曲线和效率曲线,通过对三种拓扑的对比分析,验证了所研究拓扑的有效性。
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