高频耦合AC-AC四川干式变压器的研究

　　DC-DC变换器有输出稳压的DC-DC变换器和输出电压不调节的直流四川干式变压器（directcurrenttransformer，DCT）两种基本类型。DCT通过高频斩波-四川干式变压器隔离-高频来实现一种直流电压到与之成正比的另一种或传 真：0635-8888109多种直流电压的变换，可用于功率传输和电压检测等场合。直流四川干式变压器具有输入输出电压成比例、频宽、易于实现ZVS开关、功率密度高等优点。

　　近年来隔离式AC-AC直接变换的研究较多，AC-AC直接变换方案存在的缺陷在于开关管换流时存在较大的电压尖峰，这个电压尖峰是能量回馈过程中内在的隔离型Boost变换器引起的，较难抑制。本文根据DCT概念，提出了AC-AC四川干式变压器（AC-ACtransformer，ACT）方案。这种变换方案不进行电压调节，占空比乃1，需滤波电感/升压电感，因此内在的电压尖峰问题。

　　相对于DCT电路中的高频斩波频率来说，低频交流电压可视为缓慢变化的直流电压。因此利用DCT的概念可以实现一种低频交流到另一种同频交流的比例变换，实现交流四川干式变压器的功能。本文提出了3种通过DCT的串并联合成的ACT结构：①原边并联副边串联；②原边串联副边串联；③米用双向可控开关。研究了其控制方案，并进行了仿真和试验验证。

　　2AC-AC四川干式变压器的三种结构2.1原边并联副边串联一方案①（a）为ACT实现原理框图。交流输入电压经过二极管Di和D2成两个互差n的半波正弦干式变压器广泛用于局部照明、高层建筑 、机场，码头CNC机械设备等场所，简单的说干式变压器就是指铁芯和绕组不浸渍在绝缘油中的变压器。冷却方式分为自然空气冷却（AN）和强迫空气冷却（AF）。自然空冷时，变压器可在额定容量下长期连续运行。强迫风冷时，变压器输出容量可提高50%。适用于断续过负荷运行，或应急事故过负荷运行；由于过负荷时负载损耗和阻抗电压增幅较大，处于非经济运行状态，故不应使其处于长时间连续过负荷运行。，然后通过直流四川干式变压器DCTi和DCT2变换成与之成比例的正弦半波，输出经反串组合成与输入电压成地 址：山东聊城经济开发区华山路南首30号正比的正弦波Kut.（b）为采用全桥电路和变换方案①构成的ACT电路拓扑。

　　四川干式变压器绕组1电压匕1，四川干式变压器绕组2电压2，输出电压Fut.每个DCT处理输入电压的半个周期，四川干式变压器绕组上电压为高频脉冲，体积小重量轻，系统频宽，输出电压波形失真度小。方案①的特点是：①保留了DCT体积重量轻、响应速度快，易于实现开关管ZVS开通等优点；②直接利用DCT即可构成，易于模块化；③能量单向传输，适用于阻性负载应用场合。

　　驱动电压，Fgs3为S12、S32、S52、S72的驱动电压，厂gs4为S22、S42、S2、S82的驱动电压。厂m为输入电压（实线），/为华盈做为变压器优质厂家为您郑重承诺：我们所有变压器保证全新全铜线，三年内在正常使用中出现质量问题给与保修保换，凡2000KVA以下产品全部现货供应，凡使用本公司的变压器在正常投入运行三年内一律实行三包。产品畅销、山东、新疆、内蒙古、甘肃、宁夏、陕西、山西、河北、河南、黑龙江、吉林、辽宁、四川、贵州、湖北、湖南等地。365天全程为您服务!本公司秉承“以人为本，科技创新，志在超越”的崇高信念，以可靠的产品质量，优惠的价格，完善的售后服务，精益求精，追求完美，竭力欢迎新老客户垂询合作，愿与广大客户共创双赢的美好明天。 输出负载电流（虚线）。该ACT的工作有4种模式：模式A在此种模式下，因输入电压Fm>0，S12、S22、S32、S42的寄生反并联二极管顺向导通，而S52、S62、S72、Ss2由驱动信曰号gsDCT2驱动导通，直流四川干式变压器DCT1的开关管高频工作，由于电感电流为负值，能量回馈到输入电源rm.输出电压Fout正比于Fm.模式B由于此种模式下输入电压Fm>0，工作模式和模式A类似，只是电感电流为正，能量由Fm流向Fout.电压Fm<0，S11、S21、S31、S41的寄生反并联二极官顺向导通，而S51、S61、S71、Ss1由驱动信曰号FgsDCT1驱动导通，直流四川干式变压器DCT2的开关管高频工作，电感电流为正值，输出电压为负值，能量回馈到输入电源Fm. 2.2原边串联副边串联方案②bookmark3（a）为原边串联副边串联的构成方案电路图（采用全桥电路）。这种方案省去了二极管，利用有源开关的寄生反并联二极管的顺向导通构成回路，正负半周各有一个DCT工作，输出合成整个正弦波。（b）为工作原理波形（设负载电流滞后输出电压n/6电角度），其中FgS1为S11、S31、S51、S71的驱动电压，Fgs2为S21、S41、S61、Ss1的模式D由于此种模式下输入电压Fm<0，工作模式和模式C类似，只是电感电流为负值，能量由Fm侧流向Fout侧。

　　除了采用（b）所示的开关管驱动方式外，还可以采用下面两种控制方式：即开关官Sn、S31、S51、S71、S12、S32、S52、S72同步驱动，其余开关管同步驱动。采用此种方式的优点在于：控制信号容易产生、驱动信号的隔离放大容易实现；缺点是加了驱动损耗。

　　加低频开关管。（a）即为加低频开关管S51和S52的ACT电路，该ACT电路采用推挽正激电路（push-pullforward，PPF）构成，其工作原理和采用全桥电路的ACT基本相同。在该电路中，开关管S51和S52的驱动信号和由输入电源电压和0比较得到，为低频开关。开关管S51和S52的作用是构成负载回路。这种做法虽然加了开关管，但工作在低频开关状态，驱动损耗和开关损耗小，并且控制电路比前两种方案都简单。

　　Lid=36mH，开关频率100kHz.本公司生产的SCRBH15非晶合金干式变压器，SGBH15非晶合金变压器（10KV级），SCRBH15非晶合金卷铁芯干式变压器 S9、S11.S13系列6-35KV油浸式变压器、SCB10.SCB11系列6-35KV干式变压器、非晶合金、有载调压电力变压器等级低损耗电力变压器，技术标准严格采用国际GB1094.1、2-1996；GB/T6451-1999，并在同行中率先获得ISO9001质量体系认证证书和PCCC产品认证证书。主导产品“华盈”牌电力变压器达到同行业领先水平。公司成立以来，本着创新发展的目标，购进了先进的生产检测设备，引进了国际先进的企业管理模式和工艺，建立了高效灵敏的信息反馈系统和完整的售后服务体系。公司早在1997年就率先通过了ISO9001质量管理体系认证，并于2016年成功换版为ISO9001：2008质量管理体系认证，在2016年九月份获得ISO14001：2004环境管理体系认证，在2017年5月份获得中国国家强制性产品认证（3C认证），使产品质量有了很大的提高，产品服务更贴近于用户需求。图中波形依次为：开关管S52和S51的驱动电压VgsDCT2VgsDCT1，四川干式变压器绕组2电压V2，[city企业账号：1611 0032 092 00213 086name]干式变压器绕组电压Vi，输出电压Vout，输出电流/.方案②的特点是：①保留了DCT体积重量轻、响应速度快，易于实现开关管ZVS开通等优点；②直接利用DCT即可构成，易于模块化；③高频环节的开关管控制工作在低频开关状态，开关损耗小；④能量双向传输，适用于任意负载应用场合。

　　2.3双向可控开关方案③（方案②）中，每个DCT工作半个低频周期，四川干式变压器利用率较低。研究了电压源高频交流环节AC-AC变换器电路拓扑，采用双手 机：13287501888向可控开关，实现AC-AC的直接变换。该族拓扑可实现双向能量流动和输出电压调节功能。在能量回馈阶段，其工作原理为隔离型Boost变换器，因此存在由四川干式变压器漏电感引起的较大的开关管电压尖峰。和DCT的工作原理一样，在ACT中由于系统占空比乃1，因此需输出滤波电感。省去输出滤波电感后构成的ACT拓扑，其开关管电压小，能量仍可双向流动，只是输出电压调力。DCT中的高频逆变/电路和高频/逆变电路中的开关管换成双向可控开关，并给出一定的驱动信号，即可构成此类ACT.为采用双向可控开关的全桥式ACT拓扑及其原理波形。其中VgSi为S、S31、S51、S71的驱动电压，Vgs2为S21、S41、S61、S81的驱动为S12、S32、S52、S72的驱动电压，Vgs4为S22、S42、S62、S82的驱动电压。其工作原理和方案②相似，不再赘述。

　　开关频率100kHz.图中波形依次为：桥臂驱动电输出电压Vout，输出电流/out.此种方案米用双向可控开关，使高频四川干式变压器在输入电压的整个周期中都参与工作，节省了一个高频四川干式变压器。方案③的特点是：①保留了DCT体积重量轻、响应速度快，易于实现开关管ZVS开通等优点；②高频四川干式变压器在输入电压的整个周期中都参与工作，进一步减轻了体积重量；③能量双向传输，适用于任意负载应用场合；④需要较复杂的驱动控制。

　　100kHz，S01、S02、S51、S52的开关频率和输入电压与0V比较得到的方波电压频率一致。

　　3.2高频斩波波形中的4个通道的波形依次为：输入电压rm、开关管S01、S51的驱动电压FgsDCTl、四川干式变压器绕组灰11上的电压Fp1、开关管S41的漏源电压F41.其中（a）：输入电压为偏置正弦波情况下的波形；（b）：输入电压为有偏置的三角波；（c）输入电压为全偏置正弦波。在3种情况下，开关管S51的驱动电压信号厂gss51与由输入电压和0V比较得到的方波电压一致。当变换器的输入电压为全偏置的波形时（如（c）），ACT中DCT2不再工作，而由DCTi变换整个周期的输入电压。能够变换有偏置的电压是ACT的一个显著优电 话：0635-8888299点。

　　50奶格丨> 20V/格广（a）偏置正弦波（b）有偏置三角波3试验验证3.1样机规格本文给出的3种ACT结构，采用全桥电路为例进行了原理分析，实际上半桥电路、推挽电路、推挽正激电路都可以实现本文的AC邮 箱：1262980066@qq.comT功能。由于推挽正激电路中箝位电容的良好箝位作用，本节在原有的推挽正激DCT试验平台基础上，利用（a）所示的推挽正激ACT电路构造试验样机。样华盈非晶合金变压器有限公司机规格为：输入电压峰值IRnmaxl：40V，联系人：陈经理输出电压峰（c）全偏置正弦波注：试验波形中的第3和第4通道电压波形的频率为100kHz，显示的频率较低是TDS420示波器宽等原因造成的推挽正激ACT试验波形3.3阻性负载试验波形弦波），在阻性负载下的输入电压、输入电流、输出电压、输出电流波形。其中三角波输入电压有8V的直流偏置，400Hz正弦波输入电压THD为0.3%，输出电压的THD为0.8%.可见，该ACT对输入电压波形、偏置量没有选择性。0400Hz波形的高质量变换，说明该变换器的频很宽。

　　推挽正激ACT输入输出电压电流波形（阻性负载）3.4感性负载试验波形0为感性负载下的试验波形，3张图的4个通道分别为：输入电压、输入电流、输出电压、输出电流。3张图的输出和负载情况依次为：6Hz方波（2滞后），200Hz三角波（53.9滞后），400Hz正弦波（74.6滞后）。ACT可以有感性负载。

　　负载）情况下的变换效率为92.8%. 0推挽正激ACT输入输出电压电流波形4结论的特点：①体积小、重量轻，功率密度高；②具有宽频；③可以对各种形状低频功率电压进行比例变换；④系统惯性小，动态响应快；⑤能量可以双向流动，可以各种性质负载。