三相单开关DCM Boost整流器
发布时间:2008/10/13 0:00:00 访问次数:1283
占空比一定的单相boost pfc转换器,可以工作于dcm模式,同样,有输人电感的buck-boost、sepic、cuk转换器,以及反激式pfc转换器,也可以工作于dcm模式。其输人电流的峰值与输入电压成正比。图1所示的三相单开关dcm boost整流器的原理和单相boost pfc转换器相同。三相交流电源的每一相都通过一个boost电感与不控整流桥相连,并输出给单相boost开关电路。这种电路的优点是:只用一个开关,输人电流的峰值与输人相电压近似呈线性关系,功率因数高。只需要采用简单的恒频pwm控制器进行控制,就可以实现电压的闭环控制,成本低,但是输人电流是不连续的。
图1 三相dcm单开关boost整流器及pwm闭环控制
三相单开关dom boost整流器的工作原理如下:假设开关频率和占空比是一定的,则开关s导通前电感电流为零;在开关s导通后,整流桥通过开关s短路,各相输入电感承受的电压就是交流输人的相电压。电感中的电流从零上升、上升的速率及输入电流的峰值与相应的相电压成正比。在s关断后,输人电流将被迫流过boost二极管向负载输出能量;与此同时,输入端的电感也向负载释放所储的能量。某相输入电感上的电压ul等于
式中 u——该相输人相电压的瞬时值;
uo——直流输出电压。
当电感电流下降到零时,相应的整流桥上的二极管自然关断,使该相的电流保持为零。ul越大亦即u。越大,电感电流下降到零的时间越短。由于s关断后,电感有一个释放储能的阶段,使一个周期的平均相电流和相应的相电压瞬时值不成正比,因而输人电流的波形会发生畸变,使输入电流的谐波分量增大,电流的thd加大。实验和理论分析证明,这个电路的输入电流的thd与升压转换比m有关。
输入相电压 u=umsinwt
式中 um——输人相电压的幅值。
升压转换比
m越大,thd越小,thd在5%~15%范围内时,就可以满足lec-1000-3-2的要求。但是m增大时输出电压u。也增大,使后级转换器开关器件的电压应力也相应提高。
为了减小输人电流的thd,1996年qhhuang提出将谐波注入法(harmonic injectionapproach)应用于三相dcm单开关boost整流器,以提高它的输人功率因数。主要原理是采样输人电流的6次谐波,与负反馈电压误差信号一起共同注人到pwm环节从而调节开关占空比du(t)。
式中 du——稳态占空比;
m——调制比,0<m<1。
谐波注人法能使输人电流谐波中占主导地位的5次谐波大大减小。对一台输出800v,8kw(每相输人220v)的三相单开关dcm boost整流器的实验结果证明,pwm环节注人输入电流的6次谐波后,可以使thd<10%,升压比m=1.45。这一方法的优点是:简单、容易实现,成本低,可以显著减少输入电流的谐波和thd。
此外,也可以采用交错并联(interleaving)的方法来减少输人电流的高次谐波如图2所示。两台三相dom单开关boost整流器,输入端并联于市电电网,输出端并联接入滤波电容及负载,使两台整流器的开关s1和s2的驱动信号相位相差180°,就可以实现交错并联。
三相单开关dcm boost整流器加人zct开关辅助电路,由谐振环节lrcr、辅助开关va和二极管dr组成,就可以实现三相单开关dcm boost zct整流器如图3所示。
三相boost整流器除了单开关电路外,还有双开关、三开关或四开关电路。
图2 两台三相dcm单开关boost整流器交错并联
图3 三相单开关dcm boost zcf整流器
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占空比一定的单相boost pfc转换器,可以工作于dcm模式,同样,有输人电感的buck-boost、sepic、cuk转换器,以及反激式pfc转换器,也可以工作于dcm模式。其输人电流的峰值与输入电压成正比。图1所示的三相单开关dcm boost整流器的原理和单相boost pfc转换器相同。三相交流电源的每一相都通过一个boost电感与不控整流桥相连,并输出给单相boost开关电路。这种电路的优点是:只用一个开关,输人电流的峰值与输人相电压近似呈线性关系,功率因数高。只需要采用简单的恒频pwm控制器进行控制,就可以实现电压的闭环控制,成本低,但是输人电流是不连续的。
图1 三相dcm单开关boost整流器及pwm闭环控制
三相单开关dom boost整流器的工作原理如下:假设开关频率和占空比是一定的,则开关s导通前电感电流为零;在开关s导通后,整流桥通过开关s短路,各相输入电感承受的电压就是交流输人的相电压。电感中的电流从零上升、上升的速率及输入电流的峰值与相应的相电压成正比。在s关断后,输人电流将被迫流过boost二极管向负载输出能量;与此同时,输入端的电感也向负载释放所储的能量。某相输入电感上的电压ul等于
式中 u——该相输人相电压的瞬时值;
uo——直流输出电压。
当电感电流下降到零时,相应的整流桥上的二极管自然关断,使该相的电流保持为零。ul越大亦即u。越大,电感电流下降到零的时间越短。由于s关断后,电感有一个释放储能的阶段,使一个周期的平均相电流和相应的相电压瞬时值不成正比,因而输人电流的波形会发生畸变,使输入电流的谐波分量增大,电流的thd加大。实验和理论分析证明,这个电路的输入电流的thd与升压转换比m有关。
输入相电压 u=umsinwt
式中 um——输人相电压的幅值。
升压转换比
m越大,thd越小,thd在5%~15%范围内时,就可以满足lec-1000-3-2的要求。但是m增大时输出电压u。也增大,使后级转换器开关器件的电压应力也相应提高。
为了减小输人电流的thd,1996年qhhuang提出将谐波注入法(harmonic injectionapproach)应用于三相dcm单开关boost整流器,以提高它的输人功率因数。主要原理是采样输人电流的6次谐波,与负反馈电压误差信号一起共同注人到pwm环节从而调节开关占空比du(t)。
式中 du——稳态占空比;
m——调制比,0<m<1。
谐波注人法能使输人电流谐波中占主导地位的5次谐波大大减小。对一台输出800v,8kw(每相输人220v)的三相单开关dcm boost整流器的实验结果证明,pwm环节注人输入电流的6次谐波后,可以使thd<10%,升压比m=1.45。这一方法的优点是:简单、容易实现,成本低,可以显著减少输入电流的谐波和thd。
此外,也可以采用交错并联(interleaving)的方法来减少输人电流的高次谐波如图2所示。两台三相dom单开关boost整流器,输入端并联于市电电网,输出端并联接入滤波电容及负载,使两台整流器的开关s1和s2的驱动信号相位相差180°,就可以实现交错并联。
三相单开关dcm boost整流器加人zct开关辅助电路,由谐振环节lrcr、辅助开关va和二极管dr组成,就可以实现三相单开关dcm boost zct整流器如图3所示。
三相boost整流器除了单开关电路外,还有双开关、三开关或四开关电路。
图2 两台三相dcm单开关boost整流器交错并联
图3 三相单开关dcm boost zcf整流器
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