三相单级全桥PFC变换器电压尖峰产生机理分析与抑制

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1、三相单级全桥PFC变换器电压尖峰产生机理分析与抑制AnalysisandSuppressionofMechanismofVoltageSpikeinaThree-PhaseSingle-StageFull-bridgePFCConverter哈尔滨工业大学电气工程系贲洪奇孟涛Email:HTUbenhq@hit.edu.cnUTHDepartmentofElectricalEngineering,HarbinInstituteofTechnologyBenHongqiMengTao摘要﹕文中提出一种基于全桥结构的三相单级功率因数校正(PFC)变换器，该变换器工作于电感电流断续模式(DCM)，

2、电感电流即输入电流的峰值自动跟踪输入电压，可实现功率因数校正。详细分析了当桥臂开关对臂导通时，变压器原边电压尖峰的产生机理，并给出一种可抑制该电压尖峰的变压器原边电压箝位电路。实验研究表明，箝位电路的采用使得变压器原边及各开关管电压尖峰得到了有效抑制。Abstract:Thispaperpresentsathree-phasesingle-stagepowerfactorcorrection(PFC)converterbasedonfull-bridgestructure,whichoperatesindiscontinuousconductionmode(DCM).Thepeakofcur

3、rentininductances(theinputcurrent)followstheinputvoltageautomatically,sothePFCfunctioncanbeachieved.ThemechanismofvoltageTspikeinprimarysideofthetransformerisanalyzedindetailswhenTthebridgediagonal-legswitchesturnon,andavoltageclampingcircuitintheprimarysideofthetransformerisgiven,whichcouldsuppres

4、sthevoltagespike.Thevoltagespikeinprimarysideofthetransformerandtheswitchesissuppressedproperlyduetotheadoptionofvoltageclampingcircuit,whichhasbeenverifiedinexperimentalresearch.关键词﹕三相；单级；功率因数校正；电压箝位Keywords:three-phase;single-stage;powerfactorcorrection(PFC);voltageclamping1引言部分构成（LBfB是该变压器的等效漏感）

5、。其中，开关管SB1B~SB4B的导通比都固定在50%，且开关有源功率因数校正(简称PFC)技术，主要SB1B、SB3B对开关SB2B、SB4B的导通相位是可控的，其分为单相和三相两大类。单相PFC技术已经比驱动信号如图2所示。与传统的移相全桥变换较成熟，并主要应用在中小功率电力电子装置器不同之处在于，在移相过程中允许上下桥臂中；而在中大功率场合，电网的输入一般是三直通，不需要设置死区时间。相，三相PFC技术由于电路拓扑和控制都比较[1,2]复杂，仍处于发展阶段PP。较常见的三相PFC电路一般都存在输入侧和输出侧之间没有电气隔离、输出电压需再进行DC/DC变换等问题。因此，研究隔离型三相单级

6、功率因数校正[3-5]技术具有重要意义PP。本文所研究的基于全桥结构的三相单级PFC变换器工作于DCM模式，输入电流的峰值自动跟踪输入电压，可实图1变换器的拓扑现功率因数校正功能；高频变压器的引入实现Fig.1Thetopologyoftheconverter了输入侧与输出侧的电气隔离，以及输出直流电压的调节。由于变压器原边存在漏感，当变换器向负载侧供电时，变压器原边以及各开关管两端电压会叠加一个电压振荡（并由此产生电压尖峰），该电压振荡的产生增加了开关管的电压应力。通过在变压器原边增加电压箝位图2各开关管的驱动信号电路，有效地抑制了变压器原边电压尖峰，降Fig.2Thedrivingsig

7、nalsofeachswitch低了开关管电压应力。该变换器工作于DCM模式，可等效于三2电路拓扑及工作原理相单开关Boost型PFC变换器。当电路中的桥臂直通时，相当于三相单开关PFC变换器中开本文所提出的变换器拓扑结构如图1所关管导通，电网电压对交流电感充电，电感电示，它主要由三相三线制输入电源、三相输入流近似线性上升；当桥对臂导通时，相当于三整流环节、移相桥、高频变压器以及输出整流相单开关PFC变换器中