三相单开关反激式功率因数校正及其开关缓冲电路

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AC／DC变换器是电力系统中应用最广泛的一种变换器，但传统的AC／DC变换器存在输入功率低和谐波含量大的缺点，会给系统本身和周围的环境带来一系列的危害，因此对传统AC／DC变换器进行改进，提高功率因数和消除谐波具有十分重要的意义。对于数量多而且分散的中小功率开关电源系统，最理想的方法就是在电源内部采用功率因数校正措施，从根本上消除谐波源。单相功率因数校正技术目前在电路拓扑和控制方面已日趋成熟，而三相整流器的功率大，对电网的污染更大，因此，三相高功率因数技术的研究近年来成为研究热点。三相高功率因数开关整流器尚存在一些问题，采用无源功率因数校正方案的，未曾达到国际标准(例如IEC一555和IEC6100-3-4对电流谐波的限制)，对电网的污染尚大。另外也有很多方案是基于三个单相电路的简单连接，因此成本高，控制复杂。本文在总结国内外高功率因数AC／DC变换器研究的基础上，提出并研究了全新的基于单端反激式变换器的三相高功率因数AC／DC变换器。三相单级反激式AC／DC变换电路可以认为是单相反激式AC／DC变换电路在三相中的延伸，当工作在电感电流不连续模式(DCM)时，能够通过变压器实现任意一相的输入电流和其他两相的输入电压完全解耦，电感电流峰值正比于相应相的输入电压，输入电流波形自然地跟随输入电压波形，因而能够实现单位功率因数(UPF)。该类变换器最大的优点就是用一个或者两个开关器件就同时实现了对三相电路的AC／DC变换和功率因数校正作用，并且该类变换器的控制方式也非常简单，其控制信号可以采用最简单的PWM信号。文中分析了变换器的工作原理和功率因数校正原理，推导出变换器工作于DCM模式的临界条件，同时对输入电流进行了傅立叶分解和谐波分析，并利用PSPICE软件仿真验证了该变换器拓扑结构的合理性。由于当三相单级反激式整流器开关管关断时刻电流为峰值，开关损耗较大，本文又提出了带无辅助开关隔离型的无损缓冲和单脉冲软开关。附加的隔离型无损缓冲在缓冲电容和隔离变压器的作用下，实现零电压关断，开关损耗能有效传递到负载，由于没有使用辅助开关管，不需要额外增加检测或控制电路，整体电路简单。单脉冲软开关电路由于谐振缓冲电容的作用，开关器件实现准零电压关断，并且两开关管并联导通，所承受的电流应力得到减小；两开关管同步动作，系统可采用同一等脉宽脉冲控制，简单易于实现。通过仿真证明，所提出的软开关技术不仅减小了开关管的开关损耗，提高了电路的工作效率，而且有效地抑制了功率开关关断时由漏感储能引起的电压尖峰，扩大了开关管的安全工作区。

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作者
龚剑;
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作者单位

北京邮电大学;

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授予单位北京邮电大学;
学科计算机应用
授予学位硕士
导师姓名黄小军;
年度 2006
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类开关电路理论;网络分析、电力系统分析;
关键词
功率因数校正; 缓冲电路; 导电模式; 三相单开关; 开关电路; 电力系统分析;

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