三相单级全桥PFC变换器无源缓冲电路
三相单级全桥PFC变换器无源缓冲电路,三相,单级全桥,PFC,变换器,无源,缓冲,电路
2 0 1 0年2 月 第 2 5卷第 2期 电 T RANS ACT I ONS OF 工 技 术 学 报 CHI NA E LECTROT EC HNI C AL S OCI ETY Vo 1 2 5 No 2 F e b 20 1 0 Th e Pa s s i v e S nu bb e r Ci r c u i t S u i t a b l e f o r a Th r e e-Ph a s e S i n g l e S t a g e Fu l l Br i d g e PFC Co nv e r t e r M e n g T a o Be n Hon gqi Wa n g Da qi n g(Ha r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y Ha r b i n 1 5 0 0 0 1 Ch i n a)A b s t r a c t A n o v e l t h r e e p h a s e s i n g l e s t a g e f u l l b r i d g e p o w e r f a c t o r c o r r e c t i o n f P F C)c o n v e r t e r i s p r e s e nt e d,wh i c h c a n r e a l i z e t he f u nc t i o ns s uc h a s po we r f a c t o r c o r r e c t i o n,e l e c t r i c a l i s o l a t i o n b e t we e n mp u t a n d o u t p ut s i d e s a nd o u t pu t v ol t a ge r e g u l a t i o nThe m e c h a n i s m a n d s u p p r e s s i o n m e t h od o f o s c i l l a t o r y v o l t a g e a c r o s s t h e p r i ma r y s i d e o f t r a n s f o r me r i s a n a l y z e d i n d e t a i l whe n t he b r i d ge d i a go n a l l e g s wi t c he s t ur n o n,a nd a p a s s i ve s n ub b e r c i r c u i t i s p r o po s e d t o s u p p r e s s t hi s o s c i l l a t o r y v ol t a g e Th e s n u b be r c i r c u i t i s c o mpo s e d o f c a pa c i t o r,i nd u c t o r s a n d d i o d e s Th e c a p a c i t o r i s c o n ne c t e d i n p a r a l l e l wi t h t he p r i ma r y s i d e of t r a n s f o r me r t o s u p p r e s s t he os c i l l a t o r y v o l t a g eThe e n e r g v o f c a p a c i t o r c a n b e t r a ns f e r r e d t o t he l oa d d u r i n g o ne s wi t c h i n g c y c l e b y t h e r e s o n a n c e of t h e i nd u c t o r a n d c a p a c i t o r The os c i l l a t o r y v ol t a g e a c r o s s t h e p r i ma r y s i d e o f t r a n s f o r me r a n d t he s wi t c he s i s s u pp r e s s e d e f fic i e nt l y t hr ou gh t h e pa s s i v e s nu b b e r c i r c ui t,whi c h ha s b e e n v e r i fie d b y t h e e x p e r i me n t a 1 r e s uI t s Ke y wo r d s:S n u b b e r,p a s s i v e,p o we r f a c t o r c o r r e c t i o n(P F C),t h r e e p h a s e,s i n g l e s t a g e,f u l 1 br i dg e 1 I n t r o duc t i o n Po we r q u a l i t y p r o b l e ms,s u c h a s no n s i n us o i d a l c u r r e n t wa v e f o r ms wi t h l a r g e ha r mo ni c c o n t e n t i n j e c t e d i n t h e e l e c t r i c n e t wo r k,c a u s e a n u mb e r o f p r o bl e m s i n t h e po we r di s t r i b u t i o n ne t wo r k a nd o t h e r e l e c t r i c a l s ys t e ms【。引P o w e r f a c t o r c o r r e c t i o n(P F C)i s o ne o f t he mos t e f f e c t i v e me t ho d s t o r e d u c e h a r mo ni c c u r r e n t a nd i n c r e a s e po we r f a c t o rThe r e a r e t wo ki nd s o f PFC a c c o r d i n g t o d i f f e r e n t i n p u t vo l t a ge,o ne i s s i ng l e-p h a s e,t he o t he r i s t hr e e p ha s e Si n g l e ph a s e PFC i s c o mp a r a t i v e l y de v e l o p e d,whi l e d u e t o t h e c o mp l i c a t e d c i r c u i t s t r u c t u r e a n d c o n t r o l l i n g,t hr e e-p h a s e P FC i s u n d e r de ve l o pi n g _ Due t o t he d i f f e r e n t s t r u c t u r e,t h r e e ph a s e PFC ha s t wo k i n ds:t wo s t a g e t y pe a nd s i ng l e s t a g e t y pe 6-7 T wo s t a ge t yp e PFC h a s g o o d p e r f o r ma nc e,of wh i c h t he fir s t s t a ge i s PFC c i r c u i t a n d t he s e c o n d s t a g e i s T hi s pa p e r a n d i t s r e l a t e d r e s e a r c h a r e s u p p o r t e d b y g r a nt s f r o m t he P o we r E l e c t r o n i c s S c i e n c e a n d Ed u c a t i o n De v e l o p me nt P r o g r a m o f De l t a E n v i r o n me n t a l&E d u c a t i o n a j F o u n d a t i o n(DR E 0 2 0 0 6 0 1 O)Re c e i v e d J u l y 1,2 0 0 8;r e c e i v e d r e v i s e d f o r m Fe b r u a r y 20,2 0 0 9 DC DC c o nv e r t e r,b u t i t h a s s u c h l i mi t a t i o ns a s c o mpl i c a t e d c i r c ui t s t r u c t u r e,l o w e ffi c i e nc y a nd hi gh c o s t Si n g l e s t a g e t y pe P FC c a n o v e r c o m e t h e s e d r a wb a c ks,whi c h c a n r e a l i z e PFC a nd DC DC c o nv e r s i o n wi t h o n e s t a g e c i r c u i t a n d h a s t he a d va n t a ge s s u c h a s s i mp l e s t r uc t u r e,hi g h e f fic i e n c y a n d l o w c o s t ”S o t h r e e ph a s e s i n gl e s t a g e P FC a nd po we r c o nv e r t e r t e c h n ol og y h a s b e c o me a n I mpo r t a n t r e s e a r c hi ng or i e n t a t i o n i n t h e p o we r e l e c t r o n i c s fie l d 0 一 】Th e t h r e e ph a s e s i n g l e s t a g e f u l l b r i d g e PFC c on v e r t e r p r e s e nt e d i n t hi s p a pe r c a n r e a l i z e PFC,e l e c t r i c a l i s o l a t i o n b e t we e n i n p ut a n d o ut p u t s i d e s a n d o ut pu t v ol t a g e r e g ul a t i on s y nc h r o no u s l yW h i l e d u e t o t h e e xi s t i n g o f l e a k a g e i nd u c t a nc e of t r a ns f o r me r,t he r e wi l l b e a n o s c i l l a t o r y v ol t a g e i n p r i ma r y s i d eSo a p a s s i ve s n u bb e r c i r c ui t i s pr op o s e d t o s u p pr e s s t he o s c i l l a t o r y v o l t a g e whi c h i s c ompo s e d o f c a p a c i t o r,i n d uc t o r s a n d d i o d e s The o s c i l l a t o r y v o l t a g e c a n b e s u p p r e s s e d e f fic i e n t l y wi t h t h e c a p a c i t o r c o n ne c t e d i n pa r a l l e l wi t h t he pr i m a r y s i d e of t r a n s f o r m e r,a nd t he e n e r g y o f c a pa c i t o r c a n b e t r a n s f e r r e d t o t h e I o a d d u r i n g o ne s wi t c hi n g c yc l e b y t he r e s o na nc e o f t h e 第 2 5卷第 2期 孟 涛等 三相单级全桥 P F C变换器无源缓冲电路 9 5 i n d uc t o r a nd c a pa c i t or,wh i c h ha s be e n ve r i fie d t h r o u gh t h e e xp e r i me nt a l r e s ul t s 2 W o r ki ng pr i nc i pl e o f t h e PFC c o nv e r t e r Th e PFC c o nv e r t e r d e s c r i be d i n t hi s pa pe r 1 s s ho wn i n Fi g 1 whi c h i s ma i nl y ma d e u p O t hr e e ph a s e t hr e e wi r e i n pu t s o u r c e,t h r e e-p ha s e r e c t i fi e r,t h e p h a s e s h i ft f u l l b r i d g e(P S F B),h i g h fre q ue nc y t r a n s f o r me r l k i s t he e q ui va l e nt l e a k a ge i n d u c t a n c e o f t h e t r a n s f o r me r)a n d o u t p u t r e c t i fi e r a n d fil t e r Th e d u t y c yc l e of s wi t c h e s VTl VT4 i s fixe d a t 5 0,t h e s wi t c h i ng s t a t e of VTI,VT2 i s c o n t r a r y t o t h a t o f VT3,VT4 r e s pe c t i ve l y,a nd t he s wi t c h i ng ph a s e b e t we e n VT 1 o r VT3 a nd VT2 o r VT4 c a n be c o nt r ol l e d t o r e gu l a t e t he ou t p ut v o l t a ge -一 _。_-I(r VDl VD2 VDvT l VD4 VD5 VDv T 2 VDv T 4 2 2 C4 VDo 1 VDo 3 VDo 2 VDo 4 Fi g 1 T h r e e p h a s e s i n gl e s t a g e f u l l b r i d g e pFC c o nv er t e r To s i mp l i f y t he d i s c us s i o n,we a s s u me t ha t:T h e v a l u e o f c a p a c i t o r C i s l a r g e e n o u g h,s o t h e o ut p u t v ol t a g e Uo i s r e g a r d e d a s a c o ns t a nt v al ue Al l s wi t c h e s(i n c l u d i n g d i o d e s)a r e i d e a 1 T h r e e p h a s e i n p u t v o l t a g e s a r e p o s i t i v e-s e q u e n c e s y mme t r i c a 1 D u r i n g o n e s w i t c h i n g p e r i o d ,t h e c h a n ge o f p ha s e v ol t a g e s“a n,U b n,“c n a r e n e gl i g i b l e b e c a u s e i s muc h s h o r t e r t h a n t h e l i ne pe r i od The f o l l owi n g a na l ys i s i s d ur i ng t h e t i me 0 c o t ,一 。一。J j。、,。(g)T h e v o l t a g e a c r o s s t h e p r i ma r y s i d e o f t r a n s f o r me r wi t h t he pa s s i ve s n ub be r c i r c ui t 0 0 5 1 0 1 5 2 O 2 5 3 0 3 5 Ou t p u t p o we r W (h)E f f i c i e n c y Fi g 8 Ex per i me nt a l r e s ul t s Fi g 8 a Fi g 8 e s h o ws t h e e xp e r i me n t a l r e s u l t s w h e n t h e i n p u t v o l t a g e i s 1 6 0 V r r ms)Wh e r e F i g 8 a a nd 8 c s h o ws t h e i n p u t wa v e f o r m s,a n d t h e c ur r e n t wa v e f o r m i s t h e o n e whe n LC l o w p a s s f i l t e r i s i nt r o d uc e dW e c a n s e e t ha t t he t h r e e ph a s e i n p ut c u r r e nt i s s i nu s oi d a l a nd f o l l o ws t he i n pu t vo l t a g e Fi g 8b s ho ws t he ma i n o r de r o f h a r mo n i c s i s:5,7,1 1,1 3Fi g 8d s h ows t h e vo l t a g e i n t he pr i ma r y s i d e o f t r a n s f o r me r(己,c c)a n d t h e c u r r e n t o f L2,F i g 8 e s h o ws t h e d r i v i n g s i g n a l o f VT 2 a n d i t s v o l t a g e,we c a n s e e t h e r e s o n a n c e o f t he L2 a n d Cc a n d t h e o s c i l l a t o r y vo l t a g e i s s u p p r e s s e d e ffi c i e n t l y f r o m t h e s e t wo pi c t u r e s Fi g 8 f,8 g a r e t he vo l t a g e wa v e f o r ms a c r os s t h e pr i m a r y s i d e o f t r a ns f o r me r whe n t h e o u t pu t vo l t a g e de c r e a s e s t o 1 0 0 V a s t he i np u t vo l t a g e d e c r e a s e s Fi g 8 f i s t h e o ne wi t h o ut t he pa s s i v e s nu b be r c i r c ui t a n d Fi g 8 g i s t he o n e wi t h t h e p a s s i ve s n u b be r c i r c ui t W e c a n s e e t h a t t h e o s c i l l a t o r y v ol t a g e i s s u p pr e s s e d g r e a t l y a f t e r t he pa s s i v e s nu bb e r c i r c ui t i s a do p t e d Fi g 8 f s h o ws t h e e ffi c i e n c y o f t he c o n ve r t e r We c a n s e e t h a t t h e e ffi c i e nc y o f t he c o nv e r t e r i n f ul l l o a d i S h i gh e r t h a n 9 0 6 Co nc l us i o n s (1)A n o v e l t h r e e p h a s e s i n g l e s t a g e f u l l-b r i d g e P F C c o n v e r t e r i s p r e s e n t e d,wh i c h c a n r e a l i z e po we r f a c t o r c o r r e c t i o n,e l e c t r i c a l i s o l a t i o n b e t we e n i n p u t a n d o u t p u t s i d e s a n d o u t p u t vo l t a g e r e g ul a t i o n s y nc h r o no us l y (2)Th e me c h a n i s m o f o s c i l l a t o r y v o l t a g e i n t h e p r i ma r y s i d e o f t r a n s f o r me r i s a na l yz e d i n d e t a i l whe n t h e b r i d ge di a go n a l-l e g s wi t c he s t ur n o n,a n d s o me me t h od s a r e d i s c u s s e d t o s u p p r e s s i t (3)A p a s s i v e s n u b b e r c i r c u i t i s p r o p o s e d a n d d e s i g n e d t o s u p p r e s s t h e o s c i l l a t o r y v o l t a g e Ex p e r i me n t a l 帅 舳 加 一 )。U 0 H 0 IJ J 一 A 1 p 0 0 c J 一 毫口、0一 一 2 l O O 电 工 技 术 学 报 2 0 1 0年 2月 r e s u l t s s ho w t ha t t he o s c i l l a t o r y vo l t a g e i s s u pp r e s s e d e ffi c i e nt l y t h r o ug h t h e p a s s i v e s nu b be r c i r c ui t Re f e r e nc e 1 Vi t o r F e r n a o P i r e s,J o s e F e ma n d o S i l v a T h r e e p h a s e s i n g l e-s t a g e f o u r-s wi t c h P FC Bu c k-Bo o s t-t y p e r e c t i fi e r J I E E E T r a n s a c t i o n s o n I n d u s t r i a l E l e c t r o n i c s,2 0 0 5,5 2(2):4 4 5 4 5 3 2】L u o F a n g l i n,Ye Ho n g I n v e s t i g a t i o n o f DC mo d u l a t e d s i n g l e s t a g e p o we r f a c t o r c o r r e c t i o n AC DC c o n v e r t e r s J T r a n s a c t i o n s o f C h i n a E 1 e c t r o t e c h n i c a l S o c i e t y,2 0 0 7,2 2(5):9 2 1 0 3 3 F a t e me h S o h e i l a Ha md a d,As h o k a K S B h a t A n o v e l s o f t-s wi t c h i n g h i g h-e q u e n c y t r a n s f o r m e r i s o l a t e d t h r e e-p h a s e AC-t o-DC c o n v e r t e r wi t h l o w h a r mo n i c d i s t o r t i o n J I E E E T r a n s a c t i o n s o n P o we r E l e c t r o n i c s,2 0 0 4,1 9(I):3 5 4 5 4 F a l c o n d e s J o s e Me n d e s d e S e i x a s,I v o B a r b i A 1 2 k W t h r e e p h a s e l o w THD r e c t i fie r wi t h h i g h f r e q u e n c y i s o l a t i o n a n d r e g u l a t e d D C o u t p u t J I E E E T r a n s a c t i o n s o n P o we r E l e c t r o n i c s,2 0 0 4,1 9(2):3 7 1 3 7 7 5 R a f a e l Ga r c f a G i l,J o s e M E s p i,E n r i q u e J D e d e,e t a 1 A b i d i r e c t i o n a l a n d i s o l a t e d t h r e e p h a s e r e c t i f i e r wi t h s o f t s wi t c h i n g o p e r a t i o n J I E E E T r a n s a c t i o n s o n I n d u s t r i a l E l e c t r o n i c s,2 0 0 5,5 2(3):7 6 5 7 7 3 6】We n Yi,Z h a o Qi n g l i n,Wu We i y a n g A p a r a l l e l s i n g l e s t a g e B o o s t-fl y b a c k P F C c o n v e r t e r J T r a n s a c t i o n s o f C h i n a E l e c t r o t e c h n i c a l S o c i e t y,2 0 0 7,2 2(1 2):l1 6 1 21 7】B e n Ho n g q i,Yu a n S h u b i n,Wa n g Da q i n g I mp l e me n t a t i o n s t r a t e g y f o r s o f t s wi t c h i n g P F C wi t h l o w o u t p u t v o l t a g e J J o u r n a l o f Ha r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y(Ne w S e r i e s),2 0 0 6,1 3(6):6 4 4 6 4 8 Hu a n g Xi a o j u n,Hu a n g J i q i n g,Go n g J i a n De s i g n a n d d e v e l o p me n t o f a t h r e e p h a s e fly b a c k PF C AC DC c o n v e r t e r wi t h p a s s i v e l o s s l e s s s n u b b e r J T r a n s a c t i o n s o f C h i n a E l e c t r o t e c h n i c a l S o c i e t y,2 0 0 5,2 0(1 0):5 5-5 9 F u Yi n g h o n g,L i Xi a o f a n,H e Ma o j u n S t u d i e s o f a n o v e l AC-DC c o n v e r t e r wi t h t h r e e-p h a s e p o we r f a c t o r c o r r e c t i o n(P F C)C I E E E I n d u s t r i a l E l e c t r o n i c s I n t e r n a t i o n a l S y mp o s i u m,2 0 0 0,1:3 3 0 3 3 6 Z h a o Ta o,W a n g Xi a n g q i,S h a n g Le i,e t a 1 T h e o r y a n d e x pe r i me n t a t i o n o n a t h r e e p h a s e fou r wi r e P FC c o n v e r t e r b a s e d o n P S F B J P r o c e e d i n g s o f t h e CS E E,2 0 0 5,2 5(5):5 5 6 0 Hu a n g Ni a n c i,Du a n S h u j i a n g,F a n Mu we n No v e l h i g h*p o we r t h r e e -p h a s e s i n g l e-s t a g e u n i t y-p o we r f a c t o r AC DC c o n v e r t e r wi t h s o f t s wi t c h i n g J P o we r E l e c t r o n i c s,2 0 0 5,3 9(6):2 2-2 4 De n g Ch a o p i n g,Li u Xi a o d o n g,Li n g Zh i b i n,e t a 1 S t u d y o f a t h r e e p h a s e p o we r f a c t o r c o r r e c t i o n b a s e d o n a s i n g l e z e r o c u r r e n t s wi t c h i n g C u k c o n v e r t e r J P r o c e e d i n g s o f t h e CS E E,2 0 0 4,2 4(4):7 4-7 9 Br i e f no t e s M e ng T a o ma l e,b o r n i n 1 9 8 0,d o c t o r s t u d e n t He i s e n g a g e d i n a c t i v e p o we r f a c t o r c o r r e c t i o n t e c h n o l o g y a n d i t s a p p l i c a t i o n Be n Ho ng q i ma l e,b o r n i n 1 9 6 5,p o s t-do c t o r,p r o f e s s o r,t u t o r o f d o c t o r s t u d e n t He i s e n g a ge d i n h i g h fre q u e n c y p o we r c o n ve r s i o n t e c h n o l o g y a n d a c t i v e p o we r f a c t o r c o r r e c t i o n t e c h no l o g y 三相单级全桥 P F C变换器无源缓 冲电路 孟 涛 贲洪奇 王 大庆(哈尔 滨工业 大 学 电气 工程及 自动 化学 院 哈尔滨 1 5 0 0 0 1)摘要 介绍 了一种新型三相单级全桥功率 因数校正(P F C)变换器,该变换器能同时实现功 率因数校正、输入输 出侧电气隔离以及输出电压调节。详细分析 了桥臂开关对臂导通期间,变压 器一次侧振荡 电压的产生机理及其抑制方法,并提 出一种可抑制该振荡电压的无源缓冲电路。该 电路 由电容、电感和二极管组成,通过在变压器一次侧并联 电容来达到抑制振荡电压的 目的,利 用电感与电容的谐振工作实现能量传递,将电容上的能量在一个开关周期 内转移给负载。实验结 果证明,该无源缓冲电路的采用有效地抑制 了变压器一次侧 以及各开关管的振荡电压。关键词:缓冲 无源 功率因数校正 三相 单级全桥 中图分 类号:T M4 6
收藏
编号:124387347
类型:共享资源
大小:389.09KB
格式:RAR
上传时间:2022-07-24
40
积分
- 关 键 词:
-
三相
单级全桥
PFC
变换器
无源
缓冲
电路
- 资源描述:
-
三相单级全桥PFC变换器无源缓冲电路,三相,单级全桥,PFC,变换器,无源,缓冲,电路
展开阅读全文
- 温馨提示:
1: 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,如果需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
3.本站RAR压缩包中若带图纸,网页内容里面会有图纸预览,若没有图纸预览就没有图纸。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 装配图网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑,并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
装配图网所有资源均是用户自行上传分享,仅供网友学习交流,未经上传用户书面授权,请勿作他用。