差动正激直流斩波器型高频环节逆变器

提出差动正激直流斩波器型高频环节逆变器电路拓扑,并对该逆变器的电路拓扑、输出电压与滤波电容电流瞬时值反馈控制策略、稳态原理特性、关键电路参数设计准则等进行深入地分析研究。该逆变器是由输出低频正、负半周的单极性正弦脉宽调制电压波且共用输入、输出滤波器的两个双向正激直流斩波器以差动电路构成。理论分析结果表明,该逆变器具有高频电气隔离、电路拓扑简洁、双向功率流、单级功率变换、输出电压波形质量高、负载适应能力强等优点。原理试验证实了该逆变器的正确性与可行性。     

三类组合直流变换器型高频环节逆变器的分析比较

组合直流变换器型高频环节逆变器是由两个相同的隔离双向直流变换器输入侧并联、输出侧反向串联构成,包括Buck、Boost、Buck-Boost型三类。主要对Buck、Boost、Buck-Boost组合直流变换器型高频环节逆变器的电路拓扑、控制策略、输入电流纹波、输出电压纹波、关键电路参数、原理实验波形等方面进行了比较研究,获得了重要结论。     

升压型双输出直流变换器

分析了半桥逆变器、双Buck逆变器、三电平逆变器等具有直流侧分压电容拓扑结构的共性缺点,在高升压比直流变换器的基础上提出一种升压型双输出直流变换器.给出了该拓扑的均压控制策略,通过实验验证了控制策略的有效性.所提出的拓扑与双Buck逆变器以及三电平半桥逆变器构成新型升压逆变器,解决了分压电容结构的中性点漂移问题.搭建样机对两种新型升压逆变器进行了验证,其结果证明了拓扑的正确性.     

一种Buck型高频隔离三电平逆变器

针对传统Buck型高频隔离两电平逆变器在高压大功率场合中开关管电压应力大的不足,研究并设计了一种Buck型高频隔离三电平逆变器。该Buck型三电平逆变器电路拓扑具有功率开关管电压应力小,输出交流电压波形质量好,谐波含量少等特点。在提出逆变器拓扑的基础上,对其工作原理进行了详细的叙述,并设计了基于电压瞬时值反馈的闭环控制策略。该控制策略可以很快地响应输入电压与输出电压的变化。最后基于Saber搭建仿真模型仿真验证拓扑的正确性,并在实验室制作了一台1 k W的样机,对理论分析结果进行了实验验证,实验结果验证了该Buck型高频隔离三电平逆变器的正确性和实用性。     

差动正激直流变换器型高频环节逆变器

提出差动正激直流变换器型高频环节逆变器电路拓扑,并对该变换器的电路拓扑、瞬时电压控制策略、稳态原理特性、关键电路参数设计准则等进行了深入地分析研究。该逆变器是由2个相同的、输出反相低频正弦脉动直流电压的高频电气隔离双向功率流正激直流变换器以差动电路构成。理论分析和仿真结果表明,该变换器具有高频电气隔离、电路拓扑简洁、双向功率流、输出电压纹波小、负载适应能力强等优点。原理实验证实了这种逆变器的正确性与可行性,为实现新型逆变电源奠定了关键技术基础。     

准单级单向Buck直流变换器型高频链并网逆变器

提出准单级单向Buck直流变换器型高频链并网逆变器电路结构与拓扑族。其电路结构是由单向隔离Buck直流变换器和极性反转逆变桥级联构成;其拓扑族包括推挽正激式、双管正激式、并联交错双管正激式、半桥式和全桥式电路。深入分析研究类逆变器的电路拓扑、电流瞬时值控制策略、稳态原理特性和关键电路参数设计准则。以推挽正激式拓扑为例,设计并研制出1kW48VDC/220V50HzAC并网逆变器样机。研究结果表明,此类逆变器具有高频电气隔离、电路结构简洁、准单级功率变换、变换效率高、极性反转逆变桥功率开关电压应力低且为ZVZCS、并网电流质量高等优点。     

Buck型逆变器电流瞬时值反馈控制策略

Buck型逆变器的电感电流瞬时值反馈控制和电容电流瞬时值反馈控制存在本质区别。以差动正激直流斩波器型高频环节逆变器为例,采用理论推导方法,研究这两种电流控制逆变器的稳定性、输出外特性、短路能力、输出功率特性、带非线性负载能力及动态响应特性。研究结果表明,电感电流瞬时值反馈控制逆变器具有电感电流和输出功率受限、较强的过载和短路能力、较软的输出外特性、较弱的带非线性负载能力、较差的动态响应等特点;而电容电流瞬时值反馈控制逆变器具有电感电流和输出功率不受限、较弱的过载能力、无短路能力、硬的输出外特性、较强的带非线性负载能力、较好的动态响应等特点。研究成果为Buck型逆变器电流型控制策略的选择及其设计提供重要的理论依据。     

新颖的单级双向反激式高频环节逆变器

提出单级双向反激式高频环节逆变器电路拓扑及其Buck型有源箝位电路,并对这种逆变器的电路拓扑、电压瞬时值反馈控制策略、稳态原理特性、Buck型有源箝位电路和关键电路参数设计准则等进行深入的分析研究。这种逆变器电路拓扑是由输出低频正、负半周的单极性脉宽调制电流波且共用输入、输出滤波器的两个相同的双向Flyback直流变换器以输入端并联、输出端反向串联构成。采用所提出的电路拓扑,设计并研制成功的750 VA 48 VDC/220 V 50 Hz AC逆变器样机具有电路拓扑简洁、单级功率变换、变换效率高、控制简单、有源箝位性能良好等优良性能。     

差动Buck-Boost直流变换器型高频环节逆变器

从差动结构的角度提出了差动Buck-Boost直流变换器型高频环节逆变器电路拓扑,该逆变器是由2个相同的、输出反相低频正弦脉动直流电压的高频电气隔离双向Buck-Boost直流变换器以差动电路构成.针对该逆变器的特点采用电压瞬时值反馈互补双向控制策略.给出了逆变器稳态工作时的4种工作模式,根据4种工作模式分析逆变器在一个低频输出电压周期内阻性、感性和容性负载下的稳态工作原理.利用开关状态等效电路进行分析计算得到了不同占空比下的逆变器标幺外特性,给出了关键电路参数的设计.实验结果证实了此逆变器及其控制策略的正确性与可行性.     

限功率控制Boost多输入直流变换器型并网逆变器

该文提出并深入研究全桥Boost多输入直流变换器型并网逆变器电路拓扑、带限功率的最大功率输出能量管理控制策略和基于箝位电容的储能电感磁饱和抑制启动方案,给出高频开关过程分析、电压传输比推导和有源箝位电路设计,获得了重要结论。该拓扑是由全桥Boost型多输入直流变换器和Buck型逆变器级联构成;该能量管理控制策略是在最大功率点跟踪电压环外加入限功率环,通过减小异常情况下变换器的储能占空比来限制直流母线电压升高;该储能电感磁饱和抑制启动方案,是以2m个开关周期为一个控制周期,高频逆变电路功率开关和有源箝位开关交替工作。设计并研制成功的1k VA双输入并网逆变器样机,具有高频隔离、多输入源同时向负载供电、占空比调节范围宽、变换效率高、新能源利用充分、可靠性高等优点。     

飞跨电容型双降压五电平逆变器

为综合利用飞跨电容逆变器和双Buck电路的优点,以双Buck电路为基本单元构建多电平逆变器,提出一种新颖的五电平双降压式飞跨电容逆变器。该拓扑结构不同于传统的飞跨电容型、二级管钳位型或级联型多电平逆变器,它保留了双Buck逆变器无桥臂直通、无体二极管反向恢复问题的优点和电流半周期工作模式。飞跨电容通过逻辑电路对冗余模态进行选择,实现充放电的均衡。与传统的桥式多电平逆变器相比,钳位电路得到简化,电路复杂度降低,无桥臂直通隐患,系统稳定性提高。理论分析、仿真和实验结果均表明了该逆变器性能的优越性。     

高效率五电平双降压式全桥并网逆变器

为提高并网逆变器的变换效率,提出一种新颖的五电平双降压式全桥并网逆变器,它由三电平双降压式全桥拓扑、输入分压电容和钳位支路组合得到。其滤波电感和开关器件的电压阶梯仅为输入电压的一半,故磁性元件体积小、质量轻,且每个开关周期仅有一个开关管高频动作,降低了开关损耗。分析了该拓扑的工作原理和调制策略,并分别搭建五电平和三电平双降压式全桥并网逆变器实验样机进行效率比较。实验结果表明,所提五电平拓扑的欧洲效率较三电平拓扑高出0.5%。由三电平双降压式半桥拓扑与两电平桥臂组合,提出另外2种五电平双降压式全桥并网逆变器拓扑。最后对提出的3种拓扑的损耗和成本进行了详细的分析和对比。     

差动Boost直流变换器型高频环节逆变器

提出并深入研究差动Boost直流变换器型高频环节逆变器的电路拓扑、控制策略、稳态原理特性和关键电路参数设计准则,并给出原理实验结果。这类逆变器是由2个相同的、输出反相低频正弦脉动直流电压的高频电气隔离双向功率流Boost直流变换器以差动电路构成。研究结果表明,这类逆变器具有高频电气隔离、电路拓扑简洁、双向功率流、输入电流纹波小、负载短路时可靠性高、输出容量大等优点,拓宽和丰富了电力电子学高频环节逆变技术理论。     

基于SG3525和TDS2285的单相交流逆变器的设计

为了克服传统逆变器控制电路设计复杂、成本较高且逆变输出波形品质差、电流畸变率高等缺陷,采用了DC DC AC的逆变拓扑结构,在前级DC DC模块中采用专用芯片SG3525并设计外围电路获取占空比为0.4的PWM,其可将48 V直流输入转变为400 V高压脉冲直流输出,在后级DC AC模块使用专用芯片TDS2285,产生高精度无毛刺SPWM波,通过精确的控制死区时间以实现全桥逆变控制输出。最终得到频率为50 Hz,幅值为220 V的正弦波,满载工作时输出电压变化在2%以内,频率变化在±1 Hz以内,效率可以达到80%。与此同时本还研究了升压、逆变过程中驱动电路、变压器、滤波器等参数的计算选择。实验结果表明采用专用控制芯片的DC DC AC拓扑结构电路简单,逆变器具有良好的稳态性能和动态性能,同时改善了对非线性负载的适应性,提高了逆变器输出的品质。     

五电平双降压式半桥逆变器

以双Buck电路为基本单元构建多电平逆变器,提出新颖的五电平双降压式半桥逆变器。该拓扑结构不同于传统飞跨电容型、二极管箝位型或级联型多电平逆变器,它保留了双Buck逆变器无桥臂直通、无体二极管反向恢复问题的优点和电流半周期工作模式。与传统桥式多电平逆变器相比,钳位电路得到简化,电路复杂度降低,无桥臂直通隐患,系统稳定性提高。理论分析、仿真和实验结果均表明该逆变器性能优异,同时实现了高效率和小的滤波器体积重量。     

一种新型推挽式三电平逆变器的分析与仿真

提出了由多电平逆变器、高频变压器、输出周波变换器等构成的推挽式高频隔离三电平逆变器电路拓扑,具有电路简洁、两级功率变换、双向功率流、高频电气隔离,该变换器的功率开关管两端为三电平电压波,降低了开关管的电压应力,能够将不稳定的高压直流电变换成稳定的正弦交流电。分析了该逆变器的工作模式、稳态原理与电压瞬时值反馈控制策略,给出了逆变器外特性公式,与传统的二电平逆变器进行比较,可以得出该逆变器可以减小滤波电感、并能降低主开关管电压应力等结论,通过仿真证实了该逆变器的正确性和先进性。     

双向升压直流变换器型逆变器研究

分析研究了双向升压直流变换器型逆变器的电路拓扑、控制策略、稳态原理特性和关键电路参数设计准则,并给出了原理实验结果.该逆变器由两个输出反相的低频正弦脉动直流电压的双向功率流升压直流变换器以差动电路构成.理论分析和实验结果表明,该种逆变器具有电路拓扑简洁、双向功率传递、可升压等优点.     

二极管钳位型双Buck三电平逆变器输入均压解耦控制

输入电容均压是多电平逆变器的关键问题,多电平调制与输入均压耦合,造成多电平变换器电路结构与控制繁杂、调节速度慢。利用双Buck电路包括2个Buck桥臂、并按电流半周期工作的特点,提出一种二极管钳位双Buck多电平结构,在任一时刻,由其中一个Buck桥臂实现逆变,而另一个Buck桥臂工作于逆向Boost状态,对输入分压电容充电,逆变控制与钳位电压均衡控制可完全解耦。在电平数较多的情形下,该方法有助于减少器件数量,降低系统复杂度,提高可靠性。对三电平情形进行了仿真与实验验证。     

基于临界电流模式的单级DC/AC变换器及其控制

本文提出了一种单级DC/AC开关变换器电路拓扑,给出了相应的控制方案,可作为小功率HID灯的工作电源.它结合了BUCK DC/DC变换器和半桥DC/AC逆变器的特点,BUCK DC/DC变换器工作在高频开关状态用于调节输出功率,半桥逆变器工作在低频状态输出低频方波信号,可有效克服HID灯声共振现象.详细分析了它的工作原理,由于电感工作在临界电流模式,开关管实现零电流接通,提高了效率.与两级电路(DC/DC DC/AC)相比,结构简单、所用器件少、可靠性高.电路仿真和实验结果验证了该方案是可行的.