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没有电磁污染的大功率开关电源 黄念慈，凡木文，张代润，赵莉华，赛田珍 j (四川大学电气信息学院， 四川成都，610065 摘要：提出了一种新型的没有电破污染的三槿大功辜开关电源主电路拓扑方案t该电路利用单级穆相零电压零电扳开关脉 作原理、关键参数的设计计算，并且以输出功率为36W400A的直流开关电源作了仿真试验，仿真结果表明这种新型的单 级大功率开关电源功率因数可达到0995以上，并且开关管在霉电压零电渡下通断．显著的减小了EMI。 关t词：功率因数校正：簟级：软开关：开关电源 1．前言 高频开关电源技术带来的“20KHz电源技术革命”，不仅在直流稳压电源领域占据了主导地位，在 许多工业电源领域如电焊机、高频感应加热、航空电源、激光电源等领域，也得到了广泛的应用和迅速 的发展。例如2000年度电焊机行业的主要企业所销售的逆变式电焊机已占直流弧焊机总量的45％，比 1999年度增加了45 5％【1】。开关电源的大量应用，特别是大功率开关电源的应用，给电网带来了电磁污 染的问题．制造了大量的高次谐波和电磁干扰(EMIj。其原因一是由于硬开关的PWM调节方式，电子 开关速度很快(Ilg数量级)在高电压下导通，大电流下关断，导致很高的du／dt和di／dt．产生很强的尖 峰脉冲，对周围环境造成电磁千扰。原因之二是开关电源的输入端采用二极管整流，后接较大的滤波电 容．导致输入电流为～很窄的脉冲波．含有丰富的谐波分量，THD可达40％以上．严重超过5％的困家 标准[2】．要消除开关电源对环境的电磁污染．一是要采用软开关的PWM调节方式．二是在输入端增加 功率因数校正器【3，4】，这是目前一般采用的办法。其主要缺点是由于增加了一级校正器，因而控制复杂、 成本高、效率低。为此．出现了所谓单级功率因数校正和变换装置+采用一缓变换器同时完成功率因数 技正和输出电压的调节。目前，这仅在输入电源为单相的变换器中实现，而且不是软开关．仍存在EMI： 对于污染问题更严重的输入电源为三相三线的较大功率的变换器，则未见报道。 砩． 蒜吐． g． 蝴 热【|I ；===璁l： 喇雠pI圊屯 “4附 I G PO■●【Faet口rc口rr口ctiOn 2．系统主回路结构 图l新型无污染丈功辜开关电漂主电路 本文提出的新型单级三相无电磁污染的零开关变换器，只用一个功率变换级和简单的移相控制，电 路圈见图1．电源经三相功率因数校正储能电感‘～L，接到三帽整流桥经滤波电容C。滤波后再给 Z，～Z。组成的逆变桥供电．逆变桥的两个顶点经饱和电抗器LS和隔直电窖Cb连接到高频变压器Tl的 原边LP，副边绕组￡蜘、工。，与快恢复整流二极管RDI、RD2组成的双半波整流电路，再经高频滤波电 感￡．．和滤波电容C／滤去高频后输出稳定直流给负载R，，完成输出电压调节、变压、隔离的功能．并且， 该电路接成星形的输入滤波电容的中线连接到逆变器超前臂两开关管Z．、Z，的中间N点，在开关管Z．或 Z，导通时为功翠因数投正电感构成储能回路．使它们工作在不连续导电模式(DCM)下，完成功率因数 校正功能．仿真结果袭明了该新型无污染大功率开关电源具有良好的效果。 3．软开关逆变器工作原理 27 为了方便讨论，我们首先i寸论翌1电路怍为一个 DC／DC变换器时的工作过程．它由作为直流输人电压源的 I 滤波电容C。、侈相式零电压零电流开关PWM l I