微波EDA网,见证研发工程师的成长!
首页 > 硬件设计 > 模拟电路设计 > 论绿色变换的发展

论绿色变换的发展

时间:05-19 来源:互联网 点击:

如前所述,N沟、P沟对管的实现在IR公司推出新对管之前的相当一段时期里,基本CTA电路的发展欲达市电标准,曾经比较困难,“人造”IGBT功能又使电路复杂化。于是CTA研究群体中,有人提出绕开对管N、P沟匹配结构,寻求N沟同型管组合CTA电路的建议。理论与实验分析表明:有些传统功率电路用同型管可实现正、负半波的波形合成,也可以得到将各次谐波“一刀切”的波形净化效果,但由于两同型管不能同为射极或源极输出结构,势必造成频率和负载大范围变化时的非对称性跟踪问题。原则上认为,此类复合不是本质上的CTA拓扑。但可以在恒频定载系统中应用。

  本项目组的理论实验结果表明,下列两类同型对管可以实现CTA高THD硬度的优波变换。

  (1)单端双半波供电式CTA在图1的基本CTA拓扑中,“开关?线性”复合的功率及开关电路是由双Buck单元组成的,由两个输出端为末级线性功率放大电路提供双半波的微纹波供电。因此可称之为双端双半波供电式CTA。此类供电方式,末级必须以异型N、P沟配对的压控器件实现CTA。

  如果将前级的双端双半波微纹波供电,改为单端双半波微纹波供电,末级将可用同型管实现高THD硬度的CTA。该研究已有实验室阶段的前期工作,由本项目组王举贵先生提出构思,并进行了模拟实验。

  (2)工频SCTA工频升压虽比高频升压体积大,重量重,但可靠性较高,单Buck与同型管组合实现高THD硬度的CTA特别适合蓄电池供电的情况(图2)。本项目组骆雅琴副教授在这方面已有前期积累。

  由于供电电压等级、应用场合的不同,CTA还可以多种组合,在此不一一赘述。

3.4CTA技术的应用领域

  鉴于CTA优波变换技术的高THD值硬度,它可以在以下领域获得广泛应用。

  (1)DC/AC变换逆变领域用于再生能源(风力、太阳能、潮汐发电等)的逆变器配套。

  在缺少大电网供电的人烟稀少地区实施光明工程,目前配备的逆变器为1kVA以下方波供电,1kVA以上正弦波供电。其中正弦波供电的往往满足家用电器复合负载的需要。由于THD硬度和其它保护措施的综合原因,可靠性一直是一个制约再生能源供配电系统发展的障碍。特别是在接有医疗设备的场合——晶闸管负载,高脉冲电流负载将对逆变电源的安全运行构成主要威胁。一般毁灭性故障往往发生在合闸瞬间。因此,在负载状态比较复杂的场合,宜发展CTA逆变电源、取高THD硬度的优点。

  除此之外,类似的应用还有与铁路车厢配套的DC48V/AC110V逆变器供给空调系统;DC48V/AC220V逆变器用于通信系统应急电源;还有其它变比的CTA逆变器用于电力监测系统应急电源;高性能医用UPS和其它UPS;船用400Hz逆变器等。

  与21世纪现代楼宇群直流母线供电的系统配套的千瓦级逆变器群,也是CTA系列应用的优选场合。

图2

  (2)AC/DC/AC变频领域CTA变频器由于是纯正弦供电,低速时还可根据电机本身非线性实时监测,人为构筑补偿有害谐波的软硬措施,因此在拉丝、薄材加工、机床主轴调速等方面应能创造同等控制方式(VVVF、矢量控制、直接转矩控制等)下最小的转矩脉动,从而可在工作母机原设计能力的范围内,大大提高产品加工质量。

  在超高速调速系统中CTA模式允许在远低于PWM系统开关切换频率下实现高效、高正度、高THD硬度的调速;换言之,它可使系统工作于开关频率远高于PWM模式的场合。

  (3)其它应用领域CTA优波变换获取高THD硬度的正弦输出电压,仅仅是为了适应大多数负载的需要,事实上CTA变换可以实现任意波形功率变换,因此,军事领域的电子对抗,也可采用CTA功率变换技术。在前述的再生能源系统具有复杂负载工况时,也可用CTA技术实现小容量的有源谐波校正。现有的有源校正技术还是用PWM功率变换器实现补偿换流的;从理论上说一般比不上CTA对动态偏离的完全不变性跟踪。

4结论

  绿色功率变换技术的发展是与电力电子器件的发展相辅相成、互为支撑的。其关键是在治理大电网或独立小电网污染的同时,重视解决对负载的优波供电问题。在此基础上,采用软开关技术解决小容量高频电源的电磁噪声污染。CTA功率变换技术是绿色电源发展史上具有本国特色的代表作。其发展过程及分支化、系列化将为各行各业广阔的潜在市场提供开发产品的技术贮备、思路和经验。

  静止功率变换技术的发展和不断走向清洁的过程是重返“绿色”的“回归工程”。其最终结果将是“绿色”程度对40年代前后旋转式变换的最大限度逼近和在体积、效率、功率传输密度等综合优化指标上的全面超越。

Copyright © 2017-2020 微波EDA网 版权所有

网站地图

Top