大功率变流技术与应用_2_软开关变流器

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1、86/2007变流技术与电力牵引综述·评论大功率变流技术与应用(二)——软开关变流器丁荣军，黄济荣（株洲电力机车研究所，湖南株洲412001）摘　要：传统的硬开关逆变器在转换状态期间存在一些严重问题。高开关频率使电力电子器件遭受高的开关应力和高的开关损耗。此外，很大的du/dt和di/dt引起严重的电磁干扰(EMI)，而寄生电容和杂散电感可能在开关过程中产生高的电压和电流尖峰及振荡。采用软开关技术，可以克服这些缺点，消除开关损耗，提高效率；减少开关du/dt，消除相关的EMI和轴承电流。文章着重介绍用于PWM电压源逆变器的两类软开关技术，即谐振中间环节和谐振吸收回路。关键词：大功率；变

2、流技术；电力电子器件；节能；软开关中图分类号：TM46文献标识码：A文章编号：1671-8410(2007)06-0008-08HighPowerConverterTechnologyandApplication(2)——Soft-switchingConverterDINGRong-jun，HUANGJi-rong,(ZhuzhouElectricLocomotiveResearchInstitute,CSR,Zhuzhou,Hunan412000,China)Abstract:Itisexistseriousproblemsoftraditionalhard-switchingin

3、verterincaseofconversion.Powerelectronicdevicesfallintohighswitchingstressandhighswitchinglossbyhighswitchingfrequency.Otherwise,largedu/dtanddi/dtbringsseriouselectromagneticinterfer-ence(EMI),whileparasiticcapacitanceandstrayinductanceproducehighvoltage,currentspikeandoscillation.Thedefectscan

4、beovercomebysoft-switchingtechnologywitheliminatingswitchloss,provingefficiency,reducingswitchdu/dtandremovingtherelevantEMIandbearingcurrent.Twosoft-switchingtechnologiesforPWMvoltageinvertersareemphasized,includingresonantmediumlinkandresonantabsorbingcircuit.Keywords:highpower;convertertechno

5、logy;powerelectronicdevice;softswitching少电流和转矩脉动，也有利于设计小型化的滤波器。限0引言制PWM变流器开关频率的主要因素有：（1）电力电子自上世纪末以来，脉宽调制(PWM)变流器已在电力器件在开通和关断时承受的开关应力(高的电压和电流系统电能质量控制、工业传动、可再生资源利用和节能峰值)。（2）开关损耗，现在的中、大功率变流器通常使装置中获得极其广泛的应用。由于现有电力电子器件用的少数载流子器件、如GTO、IGBT，在硬开关情况下的开关损耗和其他一些限制，当变流器功率较大时，严重的电流尾部会产生较高的开关损耗。反并联二极PWM变流器的开关频

6、率只能取较小的数值。但是，选管的反向恢复是开关损耗的另一个来源，它使开通损耗择高的开关频率有助于增大功率密度和改善系统性能，增大（。3）开关时严重的di/dt、du/dt是引发电磁干扰的主包括降低损耗、降低电磁干扰、音频(＜18kHz)噪声、减要原因。如果门极电阻较小，du/dt可能达到5000V/μs，收稿日期：2007-10-06快速IGBT甚至可达10000V/μs。除了严重的EMI问题作者简介：丁荣军(1961-),男,高级工程师(教授级)，工学硕士，外，陡峭的波前也是引起电机绝缘击穿的原因。目前大管理学硕士，株洲电力机车研究所副所长,主管科研开发工作；多数应用场合的开关频率限

7、于4~8kHz，否则必须减少黄济荣（1938-），男，高级工程师（教授级），从事变流传动系统的研究与开发工作。电流。当开关频率达到20kHz时，IGBT中的开关损耗可6/2007大功率变流技术与应用(二)9能是其导通损耗的4倍。对于大功率牵引应用场合，采性开通损耗，并通过减缓电压上升速度、减少开关电压用的开关频率更小，只有几百赫芝到1～2千赫芝。和开关电流之间的重叠角来降低关断损耗；ZCS技术解决这些矛盾的一种可能方法，就是采用谐振或则是使开关