A dead-time minimization algorithm for improving the output characteristics of the PWM inverter

The dead time in an inverter is necessary to prevent the short circuit of the DC source. However, the dead time may cause serious problems such as waveform distortion, voltage drop, increased torque ripple and heating of the motors. In this paper, a dead-time minimization algorithm is proposed for improving the inverter output performance. The adverse effects of the dead time are investigated, focusing on the voltage drop and the distortion factor of inverter output current. The proposed algorithm consists of forbidding unnecessary triggers for the inverter switches that are not turned on although the gate drive signal is impressed. The proposed algorithm is explained in terms of the conduction modes of the output currents. The validity of the proposed method is verified by comparing the simulated and experimental results with those of the conventional methods. It is concluded from the results that the proposed algorithm can reduce the output current harmonics. Further, the output voltage can be equal to the reference value and the number of inverter switchings can also be reduced to 50% compared with those of conventional methods.     

三相四线制软开关SiC逆变器软开关工况分析

逆变电源的开关频率上限受到功率器件的动态损耗限制,导致较大的输出滤波元件的体积。零电压开关正弦脉宽调制(ZVS-SPWM)三相四线制逆变器电路只需引入1个辅助开关和2个较小的无源元件,就可以实现电路中所有开关器件的零电压开关。重点分析了SiC MOSFET寄生电容对零电压开关实现的影响,并在此基础上探讨了等效寄生电容值的提取方法,修正了零电压开关条件和功率器件电流、电压应力的计算值。最后在10 kW SiC MOSFET三相四线制零电压开关逆变器实验平台进行了验证。     

考虑不同优化指标的双有源桥变换器全局优化控制

双有源桥(dual-active-bridge, DAB)变换器在能量双向传输的场合扮演着关键的角色,其中单移相控制是其最典型的控制方式。然而,当DAB变换器的输入电压和输出电压不匹配时会产生较大的回流功率,同时会增大电流应力,轻载时无法实现全部开关管的零电压开通(zero-voltage-switching, ZVS)。针对传统单移相控制在电压不匹配运行时效率降低的问题,提出一种基于双重移相(dual-phase-shift, DPS)控制的全功率范围内保证全部开关管实现ZVS的最小回流功率优化策略,以提高变换器在宽电压调节比下的效率。首先,综合考虑功率的传输特性、电压调节比以及最小回流功率、最小电流应力、全ZVS三者之间的耦合关系,研究全部开关管实现ZVS的功率范围。然后,根据给定的约束条件,通过分段优化的方法,得到全局最优解。最后,搭建实验平台验证所提优化策略在电压不匹配运行条件下可以使DAB变换器的全部开关管在全功率范围内均能实现ZVS,同时减小了回流功率。     

新型无源辅助电路ZVS-PWM移相全桥变换器研究

研究了一种采用新颖无源辅助电路的ZVS-PWM移相全桥变换器.该变换器能在宽负载范围内实现所有开关管的零电压开关,降低了开关管的通态损耗和次级有效占空比丢失.详细分析了该变换器的工作原理和稳态特性,给出了实现软开关的条件和主要参数的设计方法.仿真和实验验证了这种电路的可行性.     

移相控制双半桥双向DC/DC变换器

详细分析了双半桥双向DC/DC变换器能量双向流动以及零电压开关的实现原理,提出了移相控制加选择开关的控制策略,实现了能量双向流动的自由切换.最后仿真并研制了原理样机,对变换器双向稳态电能变换、工作模式切换进行了研究.     

不对称控制方式三相三电平直流变换器

三相三电平直流变换器中开关管具有低电压、电流应力,适用于高压大功率场合。采用对称控制方式,可提高输入输出电流脉动频率,从而减小滤波器,但开关管为硬开关,存在较大开关损耗。为解决该问题,提出一种适用于该变换器的不对称控制策略,在保留变换器原有优点基础上,可利现开关管的零电压开关,从而提高变换器效率。简要分析采用输出滤波电感和变压器漏感(或外加谐振电感)的能量实用不对称控制方式后变换器的工作原理,重点讨论其基本特性及软开关实现条件,完成一台540~660V输入、48V/20A输出的原理样机,实验结果验证了理论分析的有效性和正确性。     

新型倍流整流方式零电压开关PWM全桥三电平直流变换器

通过在基本的倍流整流方式零电压开关PWM全桥三电平直流变换器的一次侧绕组中串联一个阻断电容,提出一种新型变换器．该变换器利用阻断电容的电压使一次侧电流在零状态时快速下降,不必要求变压器漏感极小;输出整流管能够自然换流,避免了反向恢复造成的电压振荡和电压尖峰．并分析变换器的工作原理,通过仿真实验验证该变换器的可行性．     

一种全桥ZVZCS DC/DC变换器的研究

提出了一种全桥零电压零电流(FB-ZVZCS)DC/DC变换器拓扑,副边采用电容和二极管构成了两个辅助电路,它们与谐振电感谐振形成的阻断电压源相串联,实现了滞后臂较大范围的ZCS,同时此种结构抑制了副边整流二极管尖峰电压;针对高输出电压设计,输出采用双全桥串联整流电路以降低整流二极管的高电压应力和解决它们的均压问题。变换器控制简单、没有辅助开关和缓冲电路。文中详细分析了工作原理和参数设计,仿真和样机实验验证了方案的正确性。     

应用于水处理的高频数字化电源

高频电源可实现高频功率输出,其后再加特定装置产生磁场,用以研究高频磁场下水的特性变化。为了在宽功率范围实现移相全桥的零电压开关ZVS(zero-voltage-switching),提高整机效率,在Boost-PWM与移相PWM双自由度控制的基础上提出一种基于模型前馈的控制方法。通过建立输出功率模型,加以模型前馈控制,结合闭环PI控制,不但可以保证输出功率满足要求和全功率范围内实现ZVS,还能够提高对于负载突变时的动态性能。首先提出该高频变换器的拓扑结构,再详细分析其工作原理和运行状态,得到精确的基于负载输出功率数学模型,给出相对应的输出功率范围和ZVS软开关范围,最终设计基于DSP和碳化硅（SiC）MOS管的电源样机。实验结果验证了所提理论的正确性,且该电源可以满足水处理实验的基本要求。     

三相四线制背靠背变换器零电压开关技术

提出了一种零电压开关ZVS(zero-voltage-switching)三相四线制背靠背BTB(back-to-back)变换器拓扑及齐边沿脉宽调制EA-PWM(edge aligned pulse width modulation)方法,辅助开关仅需要在每个开关周期内动作一次,就可以实现BTB变换器中所有功率器件的...