基于移相全桥拓扑的隔离型SWISS整流器研究

来源 :南京航空航天大学 | 被引量 : 3次 | 上传用户:liuyr821
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在具备整流环节的供电系统中,整流器是核心功率变换器之一。常用的三相PWM整流器一般为Boost型,具有启动冲击、输出电压存在下限以及难以实现单级式电气隔离的缺点。SWISS整流器是一种单级式三相Buck型PWM整流器,具有效率高体积小的特点,弥补了三相Boost型PWM整流器存在的部分缺点。现有SWISS整流器拓扑中的高频功率器件为硬开关工作,开关损耗占总损耗的比重较大,限制了整流器开关频率的提高,导致磁性元件的体积成为提高整流器功率密度的瓶颈。
  本文研究了一种具备软开关能力的单级式隔离型SWISS整流器一一移相全桥SWISS整流器。根据SWISS整流器的基本工作原理以及移相全桥的软开关特点,提出了一种同步传功的调制策略,推导了软开关的实现条件;考虑到DSP有限的驱动资源,不能很好的满足移相全桥SWISS整流器的控制需求,设计了一套完整的DSP+FPGA的数字控制方案,给出了相关的驱动调制方法和软件设计方案;针对移相全桥SWISS整流器中高频变压器副边串联存在的线路寄生电感导致的变压器副边电压震荡问题,在分析无源吸收电路存在的不足的基础上,设计了有源箝位电路;研究了移相全桥变换器占空比丢失带来的整流器输入电流低次谐波含量较高的问题,分析了占空比丢失与负载大小间的关系,提出了一种简单且易于实现的软件补偿策略。
  研制了一台380V输入10kW移相全桥SWISS整流器样机,进行了包括软启动、闭环控制负载运行以及软关机等各种工况的实验研究,测试了整流器的负载效率曲线。实验研究验证了理论分析的正确性和控制方案的有效性,表明了移相全桥SWISS整流器可以实现低输入电流总谐波含量、高效率、高功率密度,是一种性能优良的单级式隔离型PWM整流器方案。
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