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有源滤波装置的双向DC/DC变换器研制

作者:时间:2013-08-23来源:网络收藏

摘要:为满足装置电源供电极低的电流纹波要求,采用了有源滤波装置,设计了一种新型的双向DC/DC取代了以往(APF)中使用的水冷电阻,将多余能量回馈给系统,从而大大节约了能量损耗。首先简述了当今各种有源滤波技术的优缺点,并介绍了并联型线性APF的工作原理,接着详细分析了双向DC/DC的控制方案设计原理与工作过程,最后对该设计方案进行了仿真与实验验证。由实验波形可知,该双向DC/DC能够顺利实现能量的双向流通。
关键词:变换器;

1 引言
一般是指强度超过20 T的稳态磁场或瞬间强度超过50 T的脉冲磁场。稳态强磁场装置所需的高稳定度电源系统功率高达数千千瓦,而其直流侧要求将负载的电流纹波限制在数十ppm以内,一般大功率电源中采用的由电感、电容组成的无源滤波装置很难消除含量极低的非特征纹波,因此单纯依靠无源滤波难以满足该要求,需对大功率高稳定电源增加直流有源滤波装置。直流有源电力滤波按补偿的实现方法可分为线性有源滤波和脉宽调制(PWM)型有源滤波;按接入系统方式,可分为串联型和并联型有源电力滤波。PWM型有源滤波的响应速度不够快,串联型有源滤波的功耗又太大,因此这里采用并联型线性有源滤波。在该装置中,通常使用水冷电阻给电容器进行快速放电,这样会造成很大的能量损耗,此处设计了一种新型双向DC/DC变换器,不仅可以为滤波电容器充电,而且可以将电容器多余的能量回馈到电源侧,取代了以往采用水冷电阻直接耗电的工作方式,从而减少了能量损耗,提高了工作效率。

2 并联型线性APF工作原理介绍
并联型线性APF电路如图1所示。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/175741.htm

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图中,Lf,Cf组成无源滤波电路,L0,R0为负载,APFS1,APFS2为两组辅助电源,V1,V2为线性调整管,设两电压源对地电压分别为UAPF+,UAPF。通过检测Cf上的纹波电流作为两个调整管的控制信号,控制APF产生双向的补偿电流。这里采用双向DC/DC变换器来实现APFS2的功能。该变换器的稳定工作是并联型线性APF可靠运行的重要部分。

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无论电流正向还是反向流动,工作时,双向DC/DC变换器的两端电压均会存在很大压差,从而保证能量顺利传输。由图2示出的线性APF系统电路可知,该双向DC/DC变换器工作时,输入端与输出端电压的差值始终为线性调整管的管压降。故需采用一种新的控制方式来保证变换器可正常双向工作,同时若要保证纹波电流能快速通过双向变换器,变换器中电感参数的设计也尤为重要。图中,电感L3为变压器TX1的漏感与外接电感的组合,TX1的匝比设置为1.5:1。

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