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三相四线制背靠背变换器零电压开关技术

2021-02-03邓金溢施科研吴宇鹰黄杨涛徐德鸿

电源学报 2021年1期

邓金溢,施科研,吴宇鹰,黄杨涛,徐德鸿

(浙江大学电力电子技术研究所,杭州 310027)

由脉冲宽度调制PWM(pulse width modulation)整流器和PWM逆变器组成的三相四线制背靠背BTB(back-to-back)变换器已广泛用于交流电源、不间断电源 UPS(uninterrupted power supply)、微电网等[1-2]。传统背靠背变换器工作在硬开关状态,存在开关频率受限、滤波元件体积大和噪音等问题。

软开关技术可以减少开关器件的开关损耗,提高变换器功率密度。软开关技术不仅运用于DC/DC变换器中,也运用于DC/AC变换器中。文献[3]提出了一种移相全桥DC/DC变换器,利用LC网络实现宽负载范围下开关管ZVS(zero-voltage-switching)开通。在DC/AC变换器中根据辅助谐振电路的安装位置,可以将其分为直流侧软开关拓扑和交流侧软开关拓扑。

在各直流侧软开关拓扑中,谐振直流环RDCL(resonant DC-link)逆变器对软开关技术研究的发展具有重大影响[4]。为了降低RDCL逆变器中开关器件的电压应力,提出了有源箝位型谐振直流ACRDCL(active clamped resonant DC-link)变换器[5-7]。但 RDCL和ACRDCL变换器中主电路工作在谐振模式,存在电流应力较高的问题,此外还采用离散脉冲调制DPM(discrete pulse modulation)方法,其开关频率随时间变化,导致输出波形质量差。文献[8-13]提出的准谐振直流链路QRDCL(quasi-resonant DC-link)变换器,其具有较小的电压应力和采用PWM调制特点,但存在复杂的辅助电路;文献[14]提出了一种三相三线制软开关PWM变流器,其具有电路结构简单,开关次数少,抑制EMI干扰等特点;文献[15-17]提出了一系列基于ZVS-SVM和ZVS-SPWM调制的软开关三相整流器或逆变器,电路开关频率固定,总体工作在PWM模式,在每个开关周期中,辅助开关只需要动作一次,并且主电路功率器件的电压、电流应力低。……

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