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三相PWM逆变器的功率转换效率优先AC滤波器电感设计

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更新日期：2023-01-09 10:10
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详细介绍

这项研究是为了开发一种包含交流滤波器的三相脉宽调制（PWM）逆变器的功率密度和效率最大化的设计方法。功率密度和效率之间存在折衷关系。通常，已知增加开关频率会增加开关器件损耗并减小无源元件的体积。三相PWM逆变器设计应考虑转换效率和逆变器体积之间的平衡。

功率电子转换器需要高功率密度(以每单位体积的瓦特表示)和高效率。但是，功率密度和效率之间存在折衷关系。通过增加开关频率，可以减小无源元件(即变压器和电感器)的体积。但是，这种方法增加了开关设备的损耗和散热器的尺寸。因此，确定折衷关系中的最佳点对于功率电子转换器的设计方法很重要。然而，据作者所知，尚未有关于包含交流滤波电感器的脉宽调制(PWM)逆变器的设计方法的研究报告。缺乏研究进展的原因在于，电感器的铁损会根据开关纹波电流、直流偏置励磁和其他因素以复杂的方式变化。

因此，作者在以前的研究中阐明了这种铁损机理并实现了高精度的铁损计算方法。因此，在本研究中，设计了带有交流滤波器的三相PWM逆变器。当设计交流滤波器电感器以通过调节铁芯直径、高度和绕组匝数来将损耗降至最低时，分析了效率和开关频率之间的关系。通过与基础设计进行比较，验证了通过设计合适的电感器实现的效率和体积优化。此外，通过比较仿真结果和实验结果验证了设计方法的有效性。