随着电力电子技术的发展，很多场合需要大电流的屯昌S13变压器。本文基于IGBT器件，利用DC/DC屯昌S13变压器并联技术设计屯昌S13变压器。该屯昌S13变压器可用作EAST托卡马克装置中的垂直位移快速控制屯昌S13变压器。对该屯昌S13变压器装置进行了仿真和实验，获得了较为满意的动静态性能。

EAST的磁约束核聚变装置使用的快控屯昌S13变压器即是一种屯昌S13变压器，其技术要求为：电压响应时间1ms峰值电压50V；最大电流20kA，能实现4个象限的运行。针对此要求，不可避免地需采用屯昌S13变压器并联技术，即功率管并联或屯昌S13变压器装置的并联。对于20kA屯昌S13变压器，若采用功率管IGBT并联，每个桥臂则至少需15只功率管并联，这不但给驱动带来很大困难，而http://jiangle.gxgcj.com/且，在一般情况下，电流容量较大的功率管的电压容量也较大，在实际电压只有50V 的情况下，对功率管的电压容量而言，这是极大的浪费。因此，提出采用多米诺结构的DC/DC屯昌S13变压器装置并联技术思路。

对屯昌S13变压器并联系统的基本要求为：

1)在电网扰动或负载扰动下保持输出电压稳定；
2)各模块调制频率一致。若不一致，则产生低频脉动信号，增大输出电流和电压的纹波成分；
3)控制各模块电流，使其均分负载电流。

屯昌S13变压器的拓扑结构

DC/DC屯昌S13变压器并联有两种拓扑结构，一种是采用输入母线结构，其系统结构框图如图1a所示，主要包括整流变压器和不可控二极管整流电路，N 路DC/DC变换器，泵升电压抑制电路等；另一种是采用独立的AC-DC/DC屯昌S13变压器并联，系统结构图如图1b所示。

图1：DC/DC屯昌S13变压器模块并联的系统结构框图（a-基于母线的DC/DC屯昌S13变压器并联；b-独立AC-DC/DC屯昌S13变压器并联）

采用图1a所示的拓扑结构，系统需大容量不可调屯昌S13变压器，一般可采用整流变压器降压，二极管整流并经电容滤波得到。这种结构虽可保证并联的每条支路有共同的电压输入，避免并联支路因侧输入电压不同而带来的不均衡，但该屯昌S13变压器的容量大，电流达20KA，母线承受的负荷过重，前级AC-DC设备要求较高，不易实现。另外，输入端共用母线不利于实现完全意义上的独立屯昌S13变压器模块的并联。因此，采用如图1b所示的AC-DC/DC屯昌S13变压器并联的拓扑结构。

图1b所示的拓扑结构可保证每个AC-DC/DC屯昌S13变压器模块的独立性，即可实现屯昌S13变压器装置的并联，能够根据实际的电压，电流及功率的要求自由地增减模块的个数！在实际应用中有很大的空间，有一定的研究价值。但这种拓扑结构也有它不利的一面！即若变压器输出电压略有差别，则每个整流模块的输出电压将不同，从而造成各整流模块输出电流严重不平衡。

不过，这种不平衡可采取如下相应措施进行抑制：首先，在采用独立的AC-DC/DC屯昌S13变压器并联时，应尽量做到每个模块的AC-DC/DC输出电压接近相等；其次，针对由于变压器输出电压不同造成的各整流模块输出电流的不平衡，可在DC/DC环节设置均流措施。DC/DC模块采用的是受限单极型脉宽调制方式(PDW)，通过调节各DC/DC模块的占空比使各回路的负载趋于平衡。当屯昌S13变压器模块给定电流正负切换时，可实现不同象限的运行，满足系统4象限运行的要求。

屯昌S13变压器的控制方案

在托卡马克快控屯昌S13变压器的应用中，要求屯昌S13变压器输出电流实时跟踪给定电流曲线。因此，该屯昌S13变压器系统是电流随动系统，系统的快速性将是一较重要的性能指标。而控制方式的选择将影响整个系统的静态与动态性能指标。

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