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ELECTRONICS WORLD ・探索与观察
视频硬件电源是声纳发射机的重要组成，其性能的好坏是声纳系统正常工作的重要因素。本文使用三电平VIENNA 整流器作为电源的AC-DC 环节实现功率因数校正，全桥LLC 谐振型DC-DC 变换器实现电源输出电压控制。对此电源结构建立仿真模型，并在存在谐波以及三相不平衡的非理想输入状态下进行了仿真分析。结果表明，使用VIENNA —LLC 结构的整流电源在两种非理想输入状态下均能够正常工作，有较强的适应性。 樱桃去核机声纳发射机是声纳系统的重要组成部分，其性能对声纳系统的作用距离、测距分辨力等重要指标有很大的影响。电源是其正常工作的动力源，电源性能的好坏直接影响设备的工作状态。随着功率半导体器件
的快速发展，使用MOSFET 与IGBT 的开关电源已经取代了早期的晶闸管线性电源。开关电源是一种非线性电源，在实际使用中会对输入电网造成谐波危害。在设计电源设备时，降低其产生的谐波含量与
提高其在非理想输入状态下的工作适应性都是需要考虑的重要问题。
图1 两种整流结构电路拓扑
三电平VIENNA 整流器因其拓扑上的优势得到了广泛的关注与应关，其中LLC 谐振因其高效宽输出范围的优点得到了广泛使用。
本文使用单周期控制的三电平VIENNA 整流器、全桥LLC 谐振型DC-DC 变换器综合为一个完整的AC-DC-DC 的整流电源拓扑结构，并在理想、非理想输入状态下对此种电源进行了仿真，对其工作适应性进行了分析。
1 单周期控制的VIENNA整流器的设计与仿真
三相Vienna 整流器常用作功率因数校正，其控制方式常见的有峰值电流控制、滞环电流控制、平均电流控制以及单周期控制和空间矢量SVPWM 控制。其中，单周期控制与空间矢量SVPWM 控制因响应快、控制精确具有更广的应用价值。本节基于单周期控制技术，建立整流器的仿真模型，其核心思想是，在一开关周期内，被控制量的均值等于或正比于参考量。 使用Matlab/Simulink 软件搭建三电平VIENNA 整流器如图2所示，其关键组成部分包括区间判断电路、电流解耦电路、核心控制电路以及脉冲分配电路，仿真参数设置如表1所示。
表1 仿真电路参数设置
eva母输入电压：三相380V/50Hz
输出电压：直流1000V 输出功率：10kW
开关频率：50kHz 输入电感值：300μH
输出电容：2000μF
图3(a)中输出电压稳压在1000V ；对输入电流进行谐波分析，
VIENNA-LLC结构声纳发射机电源的仿真与分析
中国船舶重工集团公司第七一五研究所 武靖昊
自动跟踪图2 三电平VIENNA整流器仿真模型
用。与常用的PWM 整流结构相比，VIENNA 整流器具有以下的优势：
（1）双电平输出明显降低开关管电压应力，降低了选型压力；
（2）更多的电平数减小了电流波形畸变，能够显著降低输入电流THD （谐波含量）；
（3）如图1所示，每相只需要一个开关，与传统全桥整流结构相比减少了一半的开关数量，且不用考虑上下桥臂直通的情况，省去了设置驱动信号死区的问题。
发射机电源的拓扑结构由两级构成。第一级为AC-DC 的整流结构，完成三相交流电到直流电
的转换以及PFC （功率因数调节）；第二级结构为DC-DC 的直直变换器，完成直流电的输出电压控制。为尽量提高电源设备的转换效率、减小设备的重量与体积，高效高功率密度是当前开关电源的发展趋势。提高功率开关的开关频率可以有效降低变换器中磁性元器件的体积，但更多的开关次数势必带来更高的开关损耗。谐振变换器因其自身的传输特性可以实现电压或电流的延迟从而实现软开
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如图3(b)所示，此时输入电流中的THD （谐波含量）为4.25%；功率因数如图3(c)所示稳定于1。仿真结果表明，如图2的三电平VI-ENNA 整流器模型可以实现整流功能并实现PFC 。
2 全桥LLC谐振DC-DC变换器设计与仿真
谐振变换器实现软开关是利用其谐振元件能够使电压或电流周期
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