舰船高效逆变电源技术方案研究
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舰船综合电力系统是一种新型动力系统，而逆变电源是未来舰船综合电力系统的关键技术装备。本文阐述了影响逆变电源效率的主要因素和提升方式，研究了逆变电源设计中开关器件和逆变拓扑结构的技术方案，探讨了复合母排和低损耗磁芯材料的运用，最后对低损耗舰船逆变电源研制实现提出了工程设计建议。
【关键词】逆变电源 高效率 三电平
随着英国45型战舰和美国海军DDG1000战舰相继下水、服役，标志着世界军用舰船动力系统進入综合电力系统的全新时代。逆变电源作为主要的电能变换设备，是未来舰船综合电力系统里的关键技术装备。
逆变电源效率的提升意味着设备的体积可以更小、重量更轻、功率密度更高。更为重要的是，对于作为舰船电力系统中主供电电源的逆变电源设备而言，逆变电源效率的提高不仅减小了自身的热负荷，并且也大大减轻了全船空调及其他辅助系统的负荷，使得全船能量利用效率进一步提高。现代舰船综合电力系统中逆变电源容量往往高达MW级，逆变电源效率每提升一个点，相当于一方面减少了10kW以上的功率损耗，一方面减少10kW以上的空调热负荷，能有效的提升船舶的燃油经济性。
目前舰船逆变电源的变换效率已达到90%以上的高水平，要想进一步提高变换效率，需要在开关器件选型、逆变拓扑结构、功率母线、滤波电抗器和变压器磁性材料选择等各个环节全面设计优化，以进一步降低设备损耗，提高整机效率。
1 逆变拓扑设计优化
上世纪八十年代由日本学者提出了一种新颖的三电平逆变电路拓扑，通过集成更多的开关器件，产生更多的电平状态，从而达到更高的等效开关速度。
相对于传统两电平三相桥式逆变电源，三电平逆变电源具有一系列优点：
（1）单管只需承受一半的直流电压，可以采用低耐压等级、低损耗的IGBT运用在高压场合；
（2）单管只需要开通或者关断一半的直流电压，开关损耗更小；
（3）输出电压波形更接近于正弦，谐波含量小，所需滤波电感量小，有利于降低系统成本和功率损耗。三电平逆变电源非常适用于高直流电压、大功率的舰船电力系统。
为进一步提升三电平变换电路工作效率，可以让每个桥臂中间两个IGBT工作在电网周期频率，最上方和最下方的两个IG...
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