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利用谐振提高CW电路中的升压比与变换效率

2019-04-08 17:21:06 来源:电子变压器与电感网 点击:3732

对电动汽车及燃料电池应用系统等,因要求高电压,故必须具有高升压比的电力变换器,在此背景下,目前正在重新评价对高升压比电力变换器的研究开发。其中,CW电路因电路结构简单,且勿需有源开关这些优点,即使从过去以来,作为高升压比变换器的CW(Cockcvoft-Walton)电路,就一直在广泛应用着。但是,由于负荷电流导致升压比的降低以及电源频率的制约,仅在X线照射装置、粒子加速器、绝缘试验装置等小型电力设备上使用。而且,在基于CW电路、采用二极管的整流器中,因从电源以后出现的功率因数低劣,多数均需改善功率因数的电路。

为提高升压比,对电源频率的高频化和段数的增加,电路结构上的改进,以及参数的调整等均提出了方案。迄今,因受到半导体元件的限制,电源频率尚处于1KHz以下,但由于现在半导体技术的进步,利用可高速操作的半导体元件,使用频率已超过1KHz,尤其以SiC为首的宽禁带半导体元件的普及,目前可以使用到100KHz以上的高频率。

此外,在以前可以说,升压比降低的主要原因是负荷电流。但即使在没有流过负荷电流的空载工况下也有升压比降低的情况,其主要原因是由于二极管的接合电容所致,这点已得到理论上的证明。特别是近年来引人注目的SiC二极管,接合电容比原来的Si二极管的更大,故担心CW电路中的升压比会降低。

本文对提高CW电路中的升压比及改善变换效率为目的的电路,提出了方案并进行验证。改善的电路是在CW电路的输入端插入了电感器(inductor),利用电感器与二极管的接合电容产生的谐振。在CW电路上配置了SiC SBD(肖特基势垒二级管),即使在高频操作时也能适应。而且,特意利用了导致升压比降低的二极管接合电容,来达到升压比提高的目的。另外,插入的电感器可改善功率因数,当然也能提高变换效率,这已有报导。




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