Series resonant ZCS‐PFM DC‐DC power converter with high‐frequency high‐voltage transformer link for high‐power magnetron drive

This paper presents a single lossless inductive snubber‐assisted ZCS‐PFM series resonant DC‐DC power converter with a high‐frequency high‐voltage transformer link for industrial‐use high‐power magnetron drive. The current flowing through the active power switches rises gradually at a turned‐on transient state with the aid of a single lossless snubber inductor, and ZCS turn‐on commutation based on overlapping current can be achieved via the wide range pulse frequency modulation control scheme. The high‐frequency high‐voltage transformer primary side resonant current always becomes continuous operation mode, by electromagnetic loose coupling design of the high‐frequency high‐voltage transformer and the magnetizing inductance of the high‐frequency high‐voltage transformer. As a result, this high‐voltage power converter circuit for the magnetron can achieve a complete zero current soft switching under the condition of broad width gate voltage signals. Furthermore, this high‐voltage DC‐DC power converter circuit can regulate the output power from zero to full over audible frequency range via the two resonant frequency circuit design. Its operating performances are evaluated and discussed on the basis of the power loss analysis simulation and the experimental results from a practical point of view. © 2005 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 153(3): 79–87, 2005; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20126     

一种用于推挽式电压型逆变器的低损耗无源吸收电路

提出并实现了一种推挽式PWM电压型逆变器用无源吸收电路;设有独立的放电回路让缓冲电容器上的能量部分地回馈到直流电源中,高频放电能量不会叠加在输出电压上;缓冲电容器的电压被钳位,使得推挽电路特有的倍压不会在吸收电路上造成额外的损耗。给出吸收电路参数的设计准则和计算实例,在200VDC和30kW级的中压中功率逆变装置中发挥了推挽拓扑的优点。理论分析和实验验证了所提方法的有效性。     

高压三电平变频器的滤波升压系统中能量过渡过程研究

从不同时间尺度上对高压三电平变频器的滤波升压系统进行数学建模，在秒级的时间尺度上主要研究该负载在不同负载稳态运行时的滤波情况，在毫秒级的时间尺度上主要研究故障时从变频切到工频时的电机过渡过程，从微秒级的尺度上研究了负载切换时缓冲吸收电路的能量过渡过程。同时由于变频器向该系统注入了大量的高频分量，为此建立了变压器高频分布模型，以评估变压器分布电容对全系统的影响。实验结果表明了模型和分析方法的有效性。     

基于时间域建模的晶闸管调压装置缓冲电路设计

三相晶闸管交流调压器由于传输线特性、器件半控性和负载电路的影响,在导通和关断瞬间极易造成过电压、过电流和电压电流瞬变现象。RC缓冲电路能有效抑制上述冲击,然而RC参数会影响驱动装置的损耗,如何获得最佳的参数匹配是需要解决的问题。本文按照时间域建模方法分析了一个导通周期内的晶闸管外特性,针对带有缓冲电路的模型,构建了晶闸管能耗指标和对系统冲击的数学描述。提出了将冲击作为约束条件,通过优化能耗指标,配置缓冲电路参数来实现节能抑制冲击的思想。借助Matlab工具得到了最佳参数配置。仿真曲线和实验波形表明优化的缓冲电路参数可以有效抑制系统的冲击并减少能耗,证明了这一设计的有效性。     

大功率三电平变流器中的能量回馈型吸收电路

吸收电路对大功率变流器的可靠工作起着极其重要的作用。分析了能量回馈型吸收电路在300KVA IPM三电平流器中的工作过程，提供了电其参数的选择，总结了其特点，并给出了有关的实验结果。     

6 kV变频调速系统中IGCT串联缓冲电路设计

IGCT单独使用时可以不用缓冲电路.但是6 kV及以上高压变频器需要将IGCT串联使用以获得更高的耐压水平.此时,IGCT需要并联缓冲电路才能安全工作.为设计6 kV高压变频器串联吸收电路,通过对IGCT特性进行分析,给出了设计IGCT缓冲电路的具体方法,通过试验验证吸收电路的工作效果.     

一种高效率高可靠性的推挽正激直流变换器

推挽正激变换器是低压大电流输入场合的理想拓扑之一,但其输出整流二极管上由于反向恢复产生很高的电压尖峰。这将导致整流二极管选取困难,并影响其使用寿命。研究了一种加无源无损缓冲吸收的推挽正激变换器,整流二极管上尖峰电压小,可靠性高。并给出了该变换器的工作原理和缓冲电容的参数设计,还通过1kW实验样机给出了加缓冲吸收电路前后的实验波形。样机取得了高效率和高可靠性。     

无Y电容开关电源的EMI抑制方法研究

在要求低漏电流的电子设备中使用的开关电源不能采用Y电容,但无Y电容的开关电源往往难以通过EMC测试。文中通过分析开关电源中造成电磁干扰问题的原因和解决方法,提出利用吸收电路来抑制无Y电容情况下开关电源的电磁干扰。测试表明,这种方法可以有效解决无Y电容的开关电源中EMI问题。     

一种新型大功率无损缓冲Buck变换器的研究

提出了一种优化的高速电机驱动电路。在传统的三相逆变电路前端加入多路交错并联的无损缓冲Buck变换器,实现了开关管的零电流开通(ZCS)、零电压关断(ZVS),从而解决了高开关频率下的损耗问题,提高了系统的效率及可靠性。同时多路无损缓冲电路共用一个二极管和电感,可有效减小变换器体积,提高功率密度。详细分析了该变换器的原理,并通过实验验证了分析和设计的正确性和可行性。     

全桥逆变弧焊主电路中RC缓冲电路的分析与设计

在续流回路中续流二极管的开通与关断均产生负载的巨大变化,会给线路带来一定的di/dt,它与变压器的漏感、吸收回路电感以及杂散在线路中的电感作用,会形成电压浪涌,给IGBT带来电压冲击,这不利于IGBT的可靠工作.如果续流二极管始终处于关断状态,则在IGBT上不产生过电压,这种关断轨迹有利于IGBT可靠工作.建立了全桥主电路中IGBT关断期间的数学模型,求解该模型得到Uce数学解析式,得到变压器的漏感越小,IGBT的Uce电压越小的结论.根据具体的主电路参数,计算出合理开关轨迹下的RC缓冲电路中的电阻值,根据缓冲回路电阻的功率限制和开关轨迹的要求计算缓冲电容值,通试试验证明了IGBT关断期间的数学模型是正确的.