【正文】 。雖然高功率 IGBT模塊具有一些優(yōu)良的特性，如能實(shí)現(xiàn) di/dt和 dv/dt的有源控制、有源箝位，易于實(shí)現(xiàn)短路電流保護(hù) 和有源保護(hù)等，但是，高的導(dǎo)通損耗、低的硅有效面積利用率、損壞后造成開路以及無長(zhǎng)期可靠運(yùn)行數(shù)據(jù)等缺點(diǎn)，使高功率 IGBT模塊在高功率低頻變流器中的實(shí)際應(yīng)用 受到限制。 IGCT 可以較低的成本，緊湊、可靠、高效率地用于 ～ 10MVA 變流器，而不需要串聯(lián)或并聯(lián)。 （用于 ）及 （用于 ）、 275AItgqm＜ 3120A的 IGCT已研制成功。當(dāng)前已有兩種上述常規(guī) GTO的替代品問世：一是高功率的 IGBT 模塊（包括 IEGTInjection Enhanced Gate Transistor:） 。由于 GTO 具有門極全 控功能，它正在許多應(yīng)用領(lǐng)域逐步取代SCR。目前， GTO的最高研究水平為 6in、 6000V/6000A以及 9000V/10000A。但是，高的導(dǎo)通電流密度、高的阻斷電壓、阻斷狀態(tài)下高的 dv/dt耐量和有可能在內(nèi)部集成一個(gè)反并二極管這些突出的優(yōu)點(diǎn)，仍使人們對(duì) GTO 感興趣。為此，人們不得不使用體積大、笨重、昂貴的吸收電路。為了折衷它的導(dǎo)通、開通和關(guān)斷特性，傳統(tǒng) GTO 的典型關(guān)斷增量?jī)H為 3～ 5。 1982年，日本日立公司首先研制成功 2500v、 1000A的 GTO。近十幾年來，由于自關(guān)斷器件的飛速發(fā)展，晶閘管的應(yīng)用領(lǐng)域有所縮小，但是，由于它的高電壓、大電流特性，它在 HVDC、靜止無功補(bǔ)償（ SVC）、大功率直流電源及超大功率和高壓變頻調(diào)速應(yīng)用方面仍然占 有十分重要的地位。日本現(xiàn)在已能穩(wěn)定生產(chǎn) 8000V/4000A 和 6000V/6000A 的光觸發(fā)晶閘管（ LTT）。 SCR 問世似來，其功率容量已提高了近 3000 倍。 80年代，絕緣柵門控雙極型晶體管（ IGBT）問世，它綜合了功率 MOSFET 和雙極型功率晶體管兩者的功能。 60 年代后期，可關(guān)斷晶閘管 GTO實(shí)現(xiàn)了門極可關(guān)斷功能，并使斬波工作頻率擴(kuò)展到 lkHz以上。在開關(guān)狀態(tài)，轉(zhuǎn)換時(shí)具有短的開、關(guān)時(shí)間，能承受高的 di/dt和 dv/dt，并具有全控功能。 三、電力電子器件發(fā)展 眾所周知，一個(gè)理想的功率器件，應(yīng)當(dāng)具有下列理想的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性：在阻斷狀態(tài)能承受高電壓 。 8 電力有源濾波器 傳統(tǒng)的交流 直流 (ACDC)變換器在投運(yùn)時(shí) ,將向電網(wǎng)注入大量的諧波電流 ,引起諧波損耗和干擾 ,同時(shí)還出現(xiàn)裝置網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)惡化的現(xiàn)象 ,即所謂 “電力公害 ”,例如 ,不可控整流加電容濾波時(shí) ,網(wǎng)側(cè)三次諧波含量可達(dá) (70~80)%,網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)僅有 ~。國(guó)內(nèi)對(duì)靜 電除塵高壓直流電源進(jìn)行了研制 ,市電經(jīng)整流變?yōu)橹绷?,采用全橋零電流開關(guān)串聯(lián)諧振逆變電路將直流電壓逆變?yōu)楦哳l電壓 ,然后由高頻變壓器升壓 ,最后整流為直流高壓。德國(guó)西門子公司采用功率晶體管做主開關(guān)元件 ,將電源的開關(guān)頻率提高到 20kHz 以上。 自從 70年代開始 ,日本的一些公司開始采用逆變技術(shù) ,將市電整流后逆變?yōu)?3kHz左右的中頻 ,然后升壓。 7 大功率開關(guān)型高壓直流電源 大功率開關(guān)型高壓直流電源廣泛應(yīng)用于靜電除塵、水質(zhì)改良、醫(yī)用 X光機(jī)和 CT 機(jī)等大型設(shè)備。采用微處理器做為脈沖寬度調(diào)制 (PWM)的相關(guān)控制器 , 通過對(duì)多參數(shù)、多信息的提取與分析 ,達(dá)到預(yù)知系統(tǒng)各種工作狀態(tài)的目的 ,進(jìn)而提前對(duì)系統(tǒng)做出調(diào)整和處理 ,解決了目前大功率 IGBT逆變電源可靠性。 50Hz 交流電經(jīng)全橋整流變成直流 ,IGBT 組成的 PWM 高頻變換部分將直流電逆變成 20kHz 的高頻矩形波 ,經(jīng)高頻變壓器耦合 , 整流 濾波后成為穩(wěn)定的直流 ,供電弧使用。由于 IGBT 大容量模塊的商用化 ,這種電源更有著廣闊的應(yīng)用前景。優(yōu)化控制策略 ,精選功能組件 ,是空調(diào)變頻電源研制的進(jìn)一步發(fā)展方向。預(yù)計(jì)到 2020年左右將形成高潮。變頻空調(diào)具有舒適、節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)。八十年代初期 ,日本東芝公司最先將交流變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用于空調(diào)器中。工頻電源通過整流器變成固定的直 流電壓 ,然后由大功率晶體管或 IGBT組成的 PWM高頻變換器 , 將直流電壓逆變成電壓、頻率可變的交流輸出 ,電源輸出波形近似于正弦波 ,用于驅(qū)動(dòng)交流異步電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速。 5 變頻器電源 變頻器電源主要用于交流電機(jī)的變頻調(diào)速 ,其在電氣傳動(dòng)系統(tǒng)中占據(jù)的地位日趨重要 ,已獲得巨大的節(jié)能效果。 目前在線式 UPS的最大容量已可作到 600kVA。 現(xiàn)代 UPS普遍了采用脈寬調(diào)制技 術(shù)和功率 M0SFET、 IGBT 等現(xiàn)代電力電子器件 ,電源的噪聲得以降低 ,而效率和可靠性得以提高。交流市電輸入經(jīng)整流器變成直流 ,一部分能量給蓄電池組充電 ,另一部分能量經(jīng)逆變器變成交流 ,經(jīng)轉(zhuǎn)換開關(guān)送到負(fù)載。隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展 ,要求電源模 塊實(shí)現(xiàn)小型化 ,因此就要不斷提高開關(guān)頻率和采用新的電路拓 撲結(jié)構(gòu) ,目前已有一些公司研制生產(chǎn)了采用零電流開關(guān)和零電壓開關(guān)技術(shù)的二次電源模塊 ,功率密度有較大幅度的提高。直流斬波器不僅能起調(diào)壓的作用 (開關(guān)電源 ), 同時(shí)還能起到有效地抑制電網(wǎng)側(cè)諧波電流噪聲的作用。 3 直流 直流 (DC/DC)變換器 DC/DC 變換器將一個(gè)固定的直流電壓變換為可變的直流電壓 ,這種技術(shù)被廣泛應(yīng)用于無軌電車、地鐵列車、電動(dòng)車的無級(jí)變速和控制 ,同時(shí)使上述控制獲得加速平穩(wěn)、快速響應(yīng)的性能 ,并同時(shí)收到節(jié)約電能的效果。一般都可直接裝在標(biāo)準(zhǔn)控制板上 ,對(duì)二次電源的要求是高功率密度。近幾年 ,開關(guān)整流器的功率容量不斷擴(kuò)大 ,單機(jī)容量己從 48V/、 48V/20A擴(kuò)大到 48V/200A、 48V/400A。一次電源的作用是將單相或三相交流電網(wǎng)變換成標(biāo)稱值為48V 的直流電源。高頻小型化的開關(guān)電源及其技術(shù)已成為現(xiàn)代通信供電系統(tǒng)的主流。就目前效率為 75%的 200瓦開關(guān)電源而言 ,電源 自身要消耗 50瓦的能源。 計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展 ,提出綠色電腦和綠色電源。八十年代 ,計(jì)算機(jī)全面采用了開關(guān)電源 ,率先完成計(jì)算機(jī)電源換代。由于上述這些特殊性和對(duì)大功率電力電子裝置進(jìn)行 EMC測(cè)量上的具體困難，因此，專門針對(duì)電力電子系統(tǒng)電磁兼容的研究工作，目前還處于初級(jí)階段。它們不但會(huì)嚴(yán)重污染周圍的電磁環(huán)境，對(duì)附近的電氣設(shè)備造成電磁干擾，而且可能會(huì)危及附近操作人員的安全。 電力電子系統(tǒng)中的電磁兼容問題具有它本身的特殊性。在本論文中就提出了一個(gè)將臨界 DCM電流模式控制應(yīng)用到部分解耦的三相 PFC拓?fù)涞姆桨?，并得到了令人十分滿意的效果。比如 在耦合的區(qū)間內(nèi)引用零解耦拓?fù)涞目刂品椒?。 Ohtsu 等制成了三相 200V（ AC）輸入，輸出 48V、 100A帶零電壓開關(guān)，三相 PFC電路的一次遍信電源，其開關(guān)頻率為 40kHz,PFC級(jí)的效率為 ％，電源總效率為 ％，電源體積 ，功率密度為 。提出的簡(jiǎn)化的整流器均是基于將 1 個(gè)三相二極管整流橋與 1 個(gè)或 2個(gè) Boost變換器組合而成。因而，常規(guī)的 PWM橋式電路與常規(guī)的用二極管的不控整流相比，不但固有成本高而且效率低，電路比較復(fù)雜 。 三相 PFC的功率拓?fù)淙舭茨骋幌嗟妮斎腚娏髋c其他兩相輸入電壓的耦合程度來分類的話，可分為完全解耦、部分解耦和零解耦三種情況。三相功率因數(shù)校正電路的主要困難在于：為了使某一 相的輸人電流僅由該相電壓決定并與其同相，就必須對(duì)這三個(gè)通過不控整流橋相互耦合的相電壓進(jìn)行解耦，使三相電壓對(duì)整流橋乃至其后級(jí)變換電路相互獨(dú)立，互不影響。（ 3）軟開關(guān)三相 PFC 技術(shù) 。有關(guān)研究成果無論在理論的系統(tǒng)性或?qū)嶋H應(yīng)用方面都存在一定的欠缺和局限性。 和單相 PFC恰恰相反，有關(guān)三相 PFC 的研究起步較晚，這是因?yàn)樗碾娐繁容^復(fù)雜，電路參量間的相互牽制關(guān)系較多?？刂萍夹g(shù)的優(yōu)化和單級(jí)高功率因數(shù)變換拓?fù)?。所以，目前在這方面的研究工作已轉(zhuǎn)移到單相 PFC的優(yōu)化上。恒頻、連續(xù)工作狀態(tài)（ CFCM）的 Boost電路拓?fù)湟驯还J(rèn)為最