组合式三相单级桥式PFC变换器关键技术研究.pdf

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1、硕士学位论文组合式三相单级桥式PFC变换器关键技术研究RESEARCHONKEYTECHNOLOGIESOFCOMBINEDTHREE-PHASESINGLE-STAGEFULL-BRIDGEPFCCONVERTER王韦琦哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TM461学校代码：10213国际图书分类号：621.3密级：公开工学硕士学位论文组合式三相单级桥式PFC变换器关键技术研究硕士研究生：王韦琦导师：贲洪奇教授申请学位：工学硕士学科：电气工程所在单位：电气工程系答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex：TM

2、461U.D.C：621.3DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONKEYTECHNOLOGIESOFCOMBINEDTHREE-PHASESINGLE-STAGEFULL-BRIDGEPFCCONVERTERCandidate：WangWeiqiSupervisor：Prof.BenHongqiAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ElectricalEngineeringAffiliation：Departmentof

3、ElectricalEngineeringDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要组合式三相单级桥式PFC变换器即由三个传统单相单级桥式PFC变换器组合连接所得到一种变换器，该变换器在三相用电领域具有诸多优点，适合日益兴起的三相中大功率应用。但目前，此类拓扑结构在实际应用中还有诸多问题亟待解决，例如：单相桥式PFC模块的变压器原边存在电压问题、组合式三相单级桥式PFC变换器的模块功率平衡问题以及电网不平衡条

4、件下的输出电压纹波问题等。本文将针对以上几方面问题进行详细的研究。首先，为了提高单相桥式PFC模块的可靠性，对其运行过程中存在的变压器原边电压尖峰问题进行了研究。在阐明单相桥式PFC模块的拓扑结构及工作原理的基础上，建立了变换器换流期间的等效模型，研究了变压器原边电压尖峰的产生原因，并验证了有源钳位电路对于变压器原边电压尖峰的抑制作用。针对电感电流零穿越期间钳位开关管出现过流的问题，提出了带限流环节的改进式有源钳位环节。该方案有效抑制了过流现象，大大提高了单相桥式PFC模块的可靠性。在解决了单相桥式PFC模块可靠性问题的基础上，将三个单相桥式PFC模块以三角

5、形连接接入电网，负载端进行并联，构成组合式三相单级桥式PFC变换器。针对三相电网不平衡，提出了一种基于电压前馈环节的功率平衡控制策略。推导了输出电压中的纹波成分，以及变换器参数及电网条件对纹波含量的影响。此外，提出了一种分段式数字滤波器，避免输出电压纹波导致输入电流THD增加。为了从根本上抑制组合式三相单级桥式PFC变换器的输出电压纹波、改善直流输出电压质量，提出了一种基于双向变换器的纹波吸收方法。针对该电压纹波以二倍工频为主的特点，设计了相应的纹波检测以及纹波抑制控制策略，并给出了纹波吸收环节中主要元器件的设计方法。最后，分别搭建了单相桥式PFC模块及组合

6、式三相单级桥式PFC变换器的实验平台，验证了本文的所有理论分析。关键词：组合式三相PFC；单级全桥；电压尖峰；电网不平衡；纹波抑制-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractThesingle-phasesingle-stagebridgePFCconverterisacommontopologicalstructureforsingle-phasepowerusage.Bycombiningthreesingle-phasesingle-stagebridgePFCconvertersconnectingtothethree-phasepowerg

7、ridinmodularform,acombinedthree-phasesingle-phasesingle-stagefull-bridgePFCconverterisproposed.Thisconvertershowsadvantagesinthree-phasehigh-powerapplications.However,theresearchonthistypeoftopologyisstillintheearlystage,withmanyproblemsremainunsolved,includingthevoltagespikeproble

8、minthesingle-phasemodule,t