有源电力滤波器中双向快速充放电DC-DC变换器设计及仿真.pdf

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1、高电压技术第39卷第7期2013年7月31日HighVoltageEngineering，Voi．39，No．7，July31，2013有源电力滤波器中双向快速充放电DC—DC变换器设计及仿真龙佼佼，吴景林，刘小宁，陈思明，陈滋健(中国科学院强磁场科学中心，合肥230031)摘要：为了满足强磁场装置电源供电极低电流纹波的要求，采用了并联有源电力滤波器。首先简述了并联有源电力滤波器的工作原理，并设计了一种新型的双向DC—DC变换器取代了以往并联有源电力滤波器中使用的水冷电阻，实现了对并联有源电力滤波器中的电容器进行快速充电与快速放电，从而

2、降低了能量损耗。然后详细分析了变换器快速充电与快速放电的工作过程，并给出了具体的设计参数。最后进行了仿真验证，通过仿真波形可以看出，该双向DC-DC变换器可以正常工作，能够顺利实现能量的双向流通，满足并联电力有源电力滤波器的设计要求。关键词：强磁场；有源电力滤波器；APF；双向；DC-DC变换器；快速充电；快速放电DOI：10．3969／j．issn．1003—6520．2013．07．038文章编号：1003—6520(2013)07—1792—06SimulationandDesignofFastChargingandDischar

3、gingofBi—directionalDC-DCConverterfortheActivePowerFilterLONGJiaojiao，WUJinglin，LIUXiaoning，CHENSiming，CHENZijian(HighMagneticFieldLaboratory，ChineseAcademyofSciences，Hefei230031，China)Abstract：Parallelactivepowerfilter(PAPF)isadoptedinordertomeettherequirementsofextreme

4、lowcurrentrippleforpowersupplyofhighmagneticfielddevices．FollowingabriefintroductionoftheworkingprincipleofPAPF。wedesignedanovelbi—directionalDC—DCconvertertOreplacewatercooledresistornormallyadoptedinformerPAPFdesigns．Theconverterrealizedthefastcharginganddischargingofc

5、apacitorsinPAPF，SOtheenergylosswasreducedgreatly．Moreover-thefastcharginganddischargingprocessofabi—directionalDC—DCconverterwasanalyzedindetail-andspecificdesignparametersoftheconverterweregiven．Finally，thedesignwassimulatedandverifiedthroughsimulations．Thesimulativewav

6、eformsshowthattheproposedbi—directionalDC—DCconvertercanworknormallywhilerealizingbi—directionalflowofenergy，whichmeetsthedesignrequirementsofPAPF．Keywords：highmagneticfield；activepowerfilter；APF；bi—directional；DC-DCconverter；fastcharge；fastdis—charge是增加电感与电容值则不仅会增加成本而且会

7、降低O引言系统的动态性能，所以为了达到对强磁场电源的纹强磁场一般是指磁感应强度>20T的稳态强波以及精度的极高要求，必须增加有源电力滤波器磁场或瞬问磁感应强度>50T的脉冲强磁场。稳态装置_】]。在以往的线性并联有源电力滤波器装置强磁场实验装置是国家“十一五”重大科技基础设施中，对其中电容器进行放电，一般使用水冷电阻。本建设项目之一，它不仅为各类科学研究提供高稳定文设计了一种双向DC-DC变换器，它不仅可以为有度的强磁场，而且必将不断促进磁体技术的进步。源电力滤波器中的电容器充电，而且可以将电容器项目的建成将使我国成为与美国、法国、荷兰

8、、日本多余的能量回馈到电源侧，代替了以往使用的水冷等国并列的世界5大稳态强磁场科学中心之一_L】]。电阻，从而大大地减少了能量损耗，提高了工作稳态强磁场通常需要1个功率>20IVlW的电效率。源供电，由4个