邢台变压器厂

近年来,随着电力电子技术的发展,对直流变换装置的要求越来越高,尤其是在大功率应用场合?为了减小大功率邢台干式变压器器件的电压应力,提出了三电平直流邢台干式变压器的方案,可使管的电压应力为输入直流电压的一半?

1.三电平直流邢台干式变压器

三电平直流邢台干式变压器的基本如图4-23所示?电容CD1和CD容量相等,并且很大,它们的电压均为输入直流电压的一半,即Ud1=Ud2=Uin/2?VD5和VD6为钳位二极管,通过控制四只管VT1~VT4,在A?B两点得到了一个幅值为Uin/2的交流方波电压UAB?经过高频邢台干式变压器和输出整流桥后,在C?D两点得到幅值为Uin/2N的直流脉冲电压,再经过输出滤波后,得到输出直流电压U?N是邢台干式变压器的原?副边匝数比?通过调节Ucd的占空比,就可以调节输出电压U?

图4-23基本的三电平直流邢台干式变压器

2.三电平直流邢台干式变压器的软技术

如前所述,为了提高频率,必须实现管的软?相关文献提出的几种软三电平直流邢台干式变压器,大体上可分为两类:零电压三电平直流邢台干式变压器和零电压/零电流三电平直流邢台干式变压器?

零电压三电平直流邢台干式变压器基本是在直流邢台干式变压器的基础上,外加了变换邢台干式变压器和电容如图4-24所示,C1?C2?C3?C4是管的结电容;L1k是变换邢台干式变压器,由外部邢台干式变压器和邢台干式变压器的漏感组成?零电压三电平直流邢台干式变压器利用结电容C1?C2?C3?C4实现各管的零电压关断;通过储存在变换邢台干式变压器L1K中的能量对结电容进行充放电,使相应的结电容两端电压达到零,以此来实现管的零电压开通?

该的优点是:

①拓扑结构简单

②负载波动不大时,基本上实现了零电压

③管的电压应力是输入直流电压的一半。

该的缺点是

①虽然管VT1和VT4利用折算到邢台干式变压器原边的输出滤波邢台干式变压器(其数值很大)和变换邢台干式变压器很容易实现零电压,但是VT2和VT3只能利用变换邢台干式变压器来实现零电压?由于变换邢台干式变压器一般较小,在负载较小时,其能量不足以实现零电压?

②在零状态时,一次侧不向负载提供能量,但一次侧有环流存在,在管和邢台干式变压器的原边绕组中将产生通态损耗,影响功率邢台干式变压器的效率?

为了克服中当负载较轻时,变换邢台干式变压器L1中的能量不足以实现内部管的零电压的问题,提出了宽负载范围零电压三电平直流邢台干式变压器,如图4-25所示?中增加了由电容C23?C24和邢台干式变压器LAK组成的辅助变换?该通过管的结电容实现管的零电压关断?当负载较轻时,储存在变换邢台干式变压器LK中的能量较少,不足以实现内部管的软开通?该通过辅助变换,利用辅助变换邢台干式变压器LAk中的能量,帮助变换邢台干式变压器LK对结电容进行充放电,使VT2和VT3两端电压达到零,以此来实现内部管的零电压开通?该的优点是:

①克服了内侧管在负载较轻时,不能实现软开通的缺点,在相当宽的负载范围内,均可实现管理体制零电压?

②管的电压应力是输入直流电压的一半?

该的缺点是:

①在零状态时,一次侧环流仍然存在,影响了功率邢台干式变压器的效率;

②辅助变换的增加,尤其是辅助变换邢台干式变压器LAx的增加,导致了环流能量的增加?因此,造成了通态损邢台变压器厂家耗的增加,降低了功率邢台干式变压器的效率?

为了消除零电压三电平直流邢台干式变压器零状态时邢台干式变压器原边存在的环流,美国的F. CANALES提出了零电压?零电流三电平直流邢台干式变压器,实现了管VT1?VT4的零电压和管VT2?VT3的零电流,并消除了零电压三电平直流邢台干式变压器零状态时邢台干式变压器原边存在的环流,减少了通态损耗,提高了功率邢台干式变压器的效率?其图如图4-26(a)所示?

这个和零电压三电平直流邢台干式变压器的主要差别在于:增加了连结电容Cs以及在邢台干式变压器二次绕组中增加了辅助SAux和钳位电容CAUx,连结电容Cs分别将外侧管VT1、VT4和内侧管VT2?VT3的过程连接起来?在邢台干式变压器稳态工作时,电容Cs的电压恒为U?/2?辅助SAx和钳位电容CAx使邢台干式变压器一次侧电流复位为零,以实现内侧管的零电流?外侧管vT1和VT4利用结电容C1和C4实现了零电压关断;利用漏感和输出邢台干式变压器中的能量对结电容C1和C4进行充放电,使VT1和VT4两端电压达到零,以此来实现外侧管的零电压开通?当邢台干式变压器处于零状态时,辅助SAx接通,钳位电容CAux两端的电压反映到邢台干式变压器的一次绕组并加在漏感LK的两端,邢台干式变压器一次侧的电流以斜率NUAUX/L1K线性下降到零,以此来实现内侧管的零电流;由于一次侧电流为零,不能提供负载电流,此时负载的能量由钳位电容CAx来提供?该的优点是

①在很宽的负载范围内,实现了外侧管的零电压和内侧管的零电流，且不受负载范围和输入电压的影响;

②消除了零状态时邢台干式变压器一次侧存在的环流,减少了通态损耗,提高了功率邢台干式变压器的效率;

③管的电压应力是输入直流电压的一半。

该的缺点是:增加了辅助,较复杂

目前,有人提出了另外一种零电压零电流三电平直流邢台干式变压器,其图如图4-26（b）所示?它采用了阻断电容C4作为阻断电压源,使邢台干式变压器一次侧电流在零状态时减小到零,从而实现内侧管的零电流?零状态时,由于一次侧电流减小,不足以提供负载电流?此时,输出整流管VD22和VD23同时导通,使邢台干式变压器一?二次侧电压均为零?因此,阻断电容C的电压全部加在饱和邢台干式变压器和漏感两端,使一次侧电流很快减小到零?利用结电容C1和C4实现了外侧管的零电压关断;利用漏感和输出邢台干式变压器中的能量对结电容C1和C4进行充放电,使VT1和VT4两端电压达到零,以此来实现外侧管的零电压开通为了防止一次侧电流在零状态时减小到零后继续反方向流动,必须切断一次侧电流的反向通路,在邢台干式变压器一次中,串入一个饱和邢台干式变压器Ls?在零状态时,饱和邢台干式变压器工作在线性状态,防止一次电流反向流动;在+1状态和-1状态时,饱和邢台干式变压器工作在饱和状态?该有两个缺点:

①饱和邢台干式变压器损耗较大,限制了频率的提高;

②饱和邢台干式变压器较难设计,容易导致较大的占空比丢失

为此,有人提出了另外一种零电压零电流三电平直流邢台干式变压器,其图如图4-26(c)所示?为了防止邢台干式变压器一次侧电流在零状态时减小到零后继续反方向流动,在VT2和VT3中分别串入二极管VD2和VD3,消除了加入饱和邢台干式变压器后带来的负作用。

由以上的分析可以看出,零电压三电平直流邢台干式变压器在负载较小时不足以实现内侧管的零电压,而且在零状态时,邢台干式变压器一次侧存在环流,降低了邢台干式变压器的效率;宽负载范围零电压三电平直流邢台干式变压器,虽然克服了内侧管在负载较轻时不能实现软开通的缺点,但是在零状态时,邢台干式变压器一次侧环流仍然存在?零电压零电流三电平直流邢台干式变压器在很宽的负载范围内,不仅实现了所有管的零电流,并使之不受负载范围和输入电压的影响,而且消除了零状态时邢台干式变压器一次侧存在的环流,提高了邢台干式变压器的效率?因此可以预言:在三电平直流邢台干式变压器软技术中,零电压零电流三电平直流邢台干式变压器将成为研究热点,并将应用于工程实践中?