新型零电压零电流软开关逆变器的仿真研究

提出一种新型的零电压零电流谐振极型软开关逆变器,可以在主功率器件开通和关断时,同时实现零电压和零电流,因此对于内部电容不能忽略的器件,可减小容性开通损耗,当IGBT作为主功率器件时,也可减小拖尾电流引起的损耗。主功率器件真正做到了无损耗换相。此外,续流二极管的反向恢复损耗被降低到最小,辅助开关也实现了零电流开关。对其工作原理进行分析,给出不同工作模式下的等效电路图。通过仿真结果验证该软开关逆变器的有效性。     

三相辅助二极管谐振极逆变器的研究

通过详细地分析辅助二极管谐振极逆变器的工作过程，将具有零电压、零电流转换特性的极谐振概念应用于三相逆变器的软开关化的实现，并通过仿真和实验进行进一步的验证。     

一种控制简单的谐振极型软开关逆变器

目前多数的谐振极型软开关逆变器拓扑结构中都设置了辅助开关器件来控制谐振过程,其控制方式要比原来的硬开关逆变器复杂。为此提出了一种控制简单的谐振极型软开关逆变器,其拓扑结构中没有功率开关器件,用原来硬开关逆变器的SPWM控制方式就能自然实现开关器件的零电流开通和零电压关断,而且通过拓扑结构中的储能元件,在死区时间内,输出相电流可以续流,降低了死区的影响,减小了输出相电流在低频时的畸变率。文中对其工作原理进行了分析,最后通过仿真和实验,验证了原理的正确性。     

新型三相低能耗谐振直流环节逆变器

为实现三相逆变器的高效率运行,提出了一种新型三相低能耗谐振直流环节逆变器,利用设置在逆变器直流环节的辅助谐振电路使直流母线电压在每个开关周期都形成零状态时,主开关能实现零电压软开通动作和零电流软关断动作,完成了无损耗切换.说明了一个开关周期内的电路工作状态,在2.5 kW三相样机上的实验结果表明开关器件完成了软切换.因此,该新型拓扑结构对于改善逆变器运行效率具有重要意义.     

新型单相全桥无源软开关逆变器

为改善单相全桥逆变器的运行效率,设计出了一种新型单相全桥无源软开关逆变器,在每个开关周期的换流过程中,利用逆变器的低损耗辅助谐振电路,使开关器件实现软切换以节约电能.辅助谐振电路只含有电感、电容和二极管等无源器件,不会使逆变器的控制变复杂.此外,在逆变器处于死区状态下,负载电流可通过辅助电路进行续流,减小了死区状态对逆变器输出电流波形的不利影响.文中分析了电路的工作过程,在功率为3kW的单相样机上的实验结果表明开关器件能实现软开关,逆变器输出电流波形的畸变率得到了改善.因此,该拓扑结构对于研发高性能单相全桥逆变器具有重要参考价值.     

辅助电路与负载并联的新型单相全桥软开关逆变器

为优化单相全桥逆变器的效率,提出了一种新型单相全桥软开关逆变器,其输出端设置了1组与负载并联的辅助电路.在辅助电路处于工作状态时,逆变器桥臂上的主开关能完成零电压软开通和零电流软关断,使该逆变器能通用于中小功率领域和大功率领域.分析了1个开关周期内的逆变器工作流程.在3kW样机上的实验结果表明开关器件实现了软切换,样机在额定功率下的效率达到99.1%.因此,该拓扑结构对于优化单相全桥逆变器的性能具有重要意义.     

新型三相谐振直流环节逆变器

为实现三相逆变器的高效率运行,提出了一种新型三相谐振直流环节逆变器拓扑结构,其在直流环节设置了结构简单的辅助谐振电路.分析了电路的工作流程.实验结果表明开关器件实现了软切换,而且逆变器输出电流波形无明显畸变.因此,该逆变器能实现高效率稳定运行.     

一种新型单管软开关Boost变换器及其EMI研究

分析了一种用于传统Boost变换器的软开关方案。电路中只使用了一个开关管以及最少的元件，但却获得了开关器件零电流开通和零电压关断的效果。文中通过仿真描述了这一电路的运行特点，同时还分析了其与传统硬开关Boost电路的EMI状况差异以及门控电路对该变换器EMI状况的改善效果。     

软开关三相逆变器模式的特征分析

近年来零电压开关PWM变频技术受到人们的普遍关注。其基本思想是，通过零电压开关电路使逆变器主电路在各载波周期起始时刻产生谐振，确保各功率开关器件在主电路P、N极间电压为零期间进行动作切换。为了使谐振电路正常工作，通常采用正负斜率交替的锯齿波作为载波，这使得该PWM模式的零电压矢量的作用时间较传统硬开磁SPWM模式发生了很大变化。本文利用空间电压矢量概念，深入分析了软开关PWM模式下磁链的运动轨迹。指出在硬开关PWM模式下，磁链的运动速度靠零空间电压矢量调节；而在软开关PWM模式下，空间电压矢量的作用时间发生了很大变化，有时甚至没有零空间电压矢量。但该模式依靠非零空间电压矢量进行调节，使得磁链的运动速度仍然保持与硬开关时完全相等。文章还分析了软开关PWM逆变器电流波形畸变的原因，并从磁链轨迹圆出发，提出相应的补偿方法。实验证明了该方法能有效地改善逆变器的输出电流波形。     

具有软开关功能的三相谐振直流环节逆变器

为实现三相逆变器节能运行,提出一种具有软开关功能的三相谐振直流环节逆变器.直流侧的辅助谐振电路将参与换流过程,使直流环节电压在桥臂上的主开关动作之前变化到零,主开关能完成零电压软切换动作,通过降低开关损耗来实现逆变器节能运行.分析了1个开关周期内的电路工作流程.实验结果显示开关器件动作时处于软切换.因此,该辅助谐振电路结构对于研发节能型三相逆变器具有参考价值.     

中小功率三相高频节能型谐振极逆变器

作为中小功率发电系统重要环节的三相逆变器的开关频率增大时,开关损耗也显著增大,不利于节能。为实现中小功率三相逆变器的高频化和节能化,提出了一种三相零电压开关谐振极逆变器拓扑结构.当桥臂上的辅助谐振电路处于工作状态时,开关器件并联的电容的电压能周期性变化到零,使开关器件完成零电压软切换,这有利于高频金属氧化物半导体场效应晶体管（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor,MOSFET）作为逆变器的开关器件.分析了电路的工作流程,实验结果表明开关器件处于零电压软切换.因此,该拓扑结构对于研发高性能的中小功率三相逆变器具有参考价值.     

具有低能耗辅助电路的并联谐振直流环节逆变器

为提高逆变器的转换效率,提出了一种具有低能耗辅助谐振电路的并联谐振直流环节逆变器.在传统硬开关逆变器的直流环节添加辅助谐振电路,使直流母线电压周期性地归零,实现逆变桥主开关器件的零电压开关,而且辅助开关器件也可以实现零电压关断和零电流开通.此外,其辅助谐振电路只有一个辅助开关器件,控制简单;辅助开关和谐振元件都位于直流母线的并联支路上,有利于降低辅助谐振电路的能耗.对其工作原理进行分析,给出不同工作模式下的等效电路图和软开关的实现条件.制作一个5kW的实验样机,通过实验结果验证该软开关逆变器的有效性.     

节能型单相全桥谐振极逆变器

单相全桥逆变器处于硬开关状态时,随着开关频率的增大,开关损耗明显增大,影响逆变器效率的提高.为解决这一问题,提出了一种节能型单相全桥谐振极逆变器,在逆变器处于死区状态时,将要开通的主开关并联的谐振电容的电压能减小至零,主开关动作时能完成零电压软切换,双向辅助开关动作时能完成零电流软切换.讨论了电路的工作流程,实验结果表明主开关和辅助开关完成了软切换动作.该单相全桥软开关逆变器可以向高开关频率的场合推广应用.     

具有低能耗辅助电路的三相谐振极逆变器

为优化三相逆变器的效率,提出了一种具有低能耗辅助电路的三相谐振极逆变器,其各相桥臂上分别设置了辅助电路.在辅助电路工作时,主开关可实现零电压软切换,辅助开关可实现零电流软切换,使开关损耗明显降低.此外,在辅助电路的谐振状态结束之后,谐振电感中的剩余电能将只通过1个二极管回馈给储能电容,降低了电能回馈时的辅助电路损耗,有...     

变压器辅助换流的三相节能型谐振极逆变器

在谐振极软开关逆变器辅助电路的换流过程中,为避免剩磁通的累积导致变压器铁心饱和,提出了一种变压器辅助换流的三相节能型谐振极逆变器的拓扑结构,在二极管反向阻断的作用下,变压器的磁化电流无法形成稳态环流,从而使变压器中的能量全部向负载转移,磁化电流最终变化到零,实现了变压器的去磁复位.此外,逆变器的主开关和辅助开关可以分别完成零电压软切换和零电流软切换.分析了电路的换流过程.实验结果表明逆变器的开关器件完成了软切换,变压器磁化电流能减小到零.该拓扑结构对于研发高性能谐振极逆变器具有一定的参考价值.     

节能型单相全桥零电流开关谐振极逆变器

为改善以绝缘栅双极型晶体管（Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT）作为开关器件的单相全桥逆变器的效率,提出了一种节能型单相全桥零电流开关谐振极逆变器,在每个桥臂上分别并联1组辅助电路.在工作过程中,主开关和辅助开关都能完成零电流软切换,可消除IGBT拖尾电流造成的关断损耗.分析了电路工作过程,在2kW样机上的实验结果表明开关器件实现了零电流软切换.因此,该拓扑结构可实现以IGBT作为开关器件的单相全桥逆变器的节能运行.