三相输入AC／DC输出串联全桥组合变换器.PDF

第３２卷　第１２期 四 川 兵 工 学 报 ２０１１年１２月  【自动化技术】 三相输入ＡＣ／ＤＣ输出串联全桥组合变换器 李　朋，黄文新 （南京航空航天大学　江苏省新能源发电与电能变换重点实验室，南京　２１００１６） 摘要：基于电流纹波效应提出了一种新型三相输入ＡＣ／ＤＣ输出串联全桥组合变换器。该变换器同时具有单相和三 相输入ＡＣ／ＤＣ全桥变换器的优点，在保证电源输出品质的同时，降低了主要元器件的电压应力，减小了输入和输出 滤波电容的容值，从而提高了变换器的可靠性、功率因数和功率密度。理论分析和仿真研究验证了该变换器的正确 性和可行性。 关键词：开关电源；全桥组合变换器；电流纹波效应；电解电容 中图分类号：ＴＭ３４４．１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００６－０７０７（２０１１）１２－００６２－０３ 　　在大功率开关电源中，可靠性和功率因数是其中较关键 化和高可靠性，一般采用单相输入。而对于大功率开关电源 ［１］ 的技术指标 。通过对开关电源可靠性分析可知，电解电容 一般采用三相输入。开关电源的拓扑有很多种，应用场合不 ［２］ 是影响开关电源寿命的主要因素之一 。电解电容的寿命 同，且各有优缺点，这里不一一罗列。由于本文是对大功率 主要与电容内部温升即电容的有功损耗有关，其中影响最直 开关电源进行研究，因此电路拓扑采用全桥式结构。全桥变 接的是电容的工作频率和外施电压，因此减小电解电容的工 换器是四管变换器，且采用变压器双向励磁，因此，易实现大 ［５］ 作频率和外施电压可提高开关电源的可靠性。此外，减小开 功率 。此外他可以利用主功率器件自身特点实现软开关 ［６］ 关电源输入滤波电容的大小可提高开关电源的功率因数和 而减小电路的损耗 。图１为常采用的单相输入ＡＣ／ＤＣ全 ［３］ 功率密度 。 桥变换器拓扑图。图２为常采用的三相输入ＡＣ／ＤＣ全桥变 传统开关电源按输入电源的形式一般分为单相输入型 换器拓扑图。 和三相输入型。虽然单相输入型开关电源输入整流滤波电 容的工作频率和外施电压较低，降低了主要元器件电压应 力，可靠性较高，但所需滤波电容的容值较大，因此单相输入 型开关电源功率因数较低。三相输入型开关电源输入整流 滤波电容的工作频率和外施电压较高，故主要元器件电压应 力较高，可靠性较低。此外三相（市电）电压相位相差 １２０°， 满足电流纹波效应的条件，所需滤波电容较小，即三相输入 ［４］ 型开关电源功率因数较高 。 为克服上述传统单相和三相输入型开关电源的缺点和 图１　单相输入ＡＣ／ＤＣ全桥变换器拓扑图 不足，本文通过分析几种典型开关电源电路拓扑及控制的特 点，提出了一种新型三相输入ＡＣ／ＤＣ输出串联全桥组合变 换器。该变换器可降低主要元器件的电压应力，减小滤波电 容的容值，提高变换器的可靠性、功率因数和功率密度。本 文在理论分析的基础上，对该变换器进行了一系列的仿真研 究，结果验证了该方案的正确性和可行性。 １　单相和三相输入 ＡＣ／ＤＣ全桥变换器的 比较 图２　三相输入ＡＣ／ＤＣ全桥变换器拓扑图 　　在中、小功率开关电源中，为实现电路拓扑结构的简单 　　收稿日期：２０１１－１０－２１ 基金项目：国家自然科学基金资助项目 作者简介：李　朋（１９７９—），男，工程师，硕士研究生，主要从事航空电源，功率变换研究；