一种基于开关电容的九电平逆变器

基于开关电容的多电平逆变器具有电路拓扑简单和电容电压自动平衡等优点.然而,现有开关电容型多电平逆变器存在元器件数量较多和电压应力较大等缺点.针对这些问题,该文提出一种九电平逆变器,该电路通过较少的元器件数量和较低的元器件电压应力实现了4倍升压的九电平输出,具有较低的成本和较小的体积;结合最近电平逼近法和基频调制策略来产...     

不均匀升压的七电平开关电容逆变器

新能源接入电网需要更可靠的逆变器,针对现有多电平逆变器存在拓扑结构复杂和功率器件电压应力高等问题,提出一种不均匀升压的7电平开关电容逆变器。该拓扑结构由双电容开关模块和全桥电路组成,以较少的器件数量和低电压应力实现两倍增益的7电平输出。采用最近电平逼近法和基频调制策略控制开关管的导通顺序,实现电容与电压源的串并联。拓扑结构简单、开关损耗和电压纹波小,且满足电容电压自平衡和不均匀升压功能,极大地降低了电压谐波的畸变率,提高逆变器转化效率。最后对逆变器拓扑结构的工作原理、调制策略和电路参数进行了理论分析,并通过仿真和实验验证了该拓扑结构的可行性与有效性。     

一种基于飞跨电容的升压七电平逆变器

3种传统多电平逆变器(MLI)存在需要额外的辅助控制电路平衡电容电压,需要多个独立电源,需要较多器件从而增大了逆变器体积等问题,以上缺点一定程度上限制了它们的应用。此外,由于受体积、成本、效率和电能质量等因素的限制,从五级拓扑扩展到七级拓扑是较难的。针对以上限制和困难,提出了一种基于飞跨电容的升压七电平逆变器,该拓扑不需要多个独立电源,仅需8个开关管、两个二极管和3个电容就能够输出七电平电压,还具有1.5倍升压功能,在不需要辅助控制的前提下通过开关模态即可实现电容电压平衡。同相载波层叠脉冲宽度调制方法被应用于所提逆变器。为了验证该拓扑的可行性,实验实现了该拓扑的功能。     

一种单电源型单相五电平逆变器

针对现有多电平逆变器成本高、体积大的问题,此处提出了一种单电源型单相五电平逆变器.该逆变器使用较少的器件实现了五电平的交流电输出,而且无需额外电路即可实现电容电压的自动平衡,采用最近电平逼近法和基频调制策略产生开关控制信号.此处分析了该逆变器的工作模态、调制策略及其电路特性,并搭建实验样机进行了验证.实验结果证明了所提...     

开关电容单相九电平逆变器及其调制策略

提出一种基于开关电容技术的单相九电平逆变器,该逆变器由开关电容网络、辅助双向开关以及全桥单元组成。通过电源与电容的串并联转换,该逆变器能够以较少的功率器件产生更多的输出电平,简化了拓扑结构,降低了系统成本,并且该逆变器单电源输入的特点拓宽了其应用范围。该逆变器控制简单,不需要额外的均压电路及复杂的控制回路即可实现电容电压的平衡。详细论述了逆变器的工作原理、调制方案、电容参数设计原则以及拓扑对比分析。最后,通过实验对所提逆变器的稳态性能、动态性能及其并网工作性能进行验证分析,证明了该逆变器结构及其调制方案的正确性与可行性。     

一种单驱动电源多电平电流型逆变器的研究

研究了一种单驱动电源多电平电流型逆变器(CSI)电路拓扑及其控制方法,其特点为所有开关管发射极共电位,用单个驱动电源驱动全部开关管,既能节省器件和成本,又能提高装置的可靠性.针对该电路拓扑的工作原理,这里引入多载波POD PWM技术,并给出了具体实现方法.最后,仿真和实验结果验证了此类电路拓扑的可行性和有效性.     

阶梯充电自平衡开关电容多电平逆变器

针对传统多电平逆变器功率器件多、结构复杂等缺点,将开关电容技术应用于多电平逆变器拓扑,提出一种可扩展的模块化多电平逆变器.所提逆变器通过开关电容模块中的双电容阶梯充电与串联叠加以及模块的串并联转换,能够以较少的器件输出更多的电平,可以降低逆变器输出电压的谐波畸变率.逆变器不需要额外的电压平衡控制或电压平衡回路即可实现电...     

一种倍压开关电容型Quasi-Z源逆变器

为弥补传统准Z源逆变器升压能力弱,电容和开关管电压应力较高,直流源输出电流断续,纹波较大,强升压能力与输出优质波形冲突等缺点,提出了一种倍压开关电容型Quasi-Z源逆变器拓扑。该拓扑是在传统准Z源逆变器的基础上通过增加一个开关电容网络、一个升压电感和一个续流二极管并经优化设计而成。通过采用简单升压调制策略控制开关管通断,实现三相桥臂直通使阻抗源进行储能,进而完成单级升压逆变的过程。该结构较传统Z源逆变器拥有成倍的升压能力,且在直通占空比较低的情况下升压能力依然具有较明显的优势,同时具有电容电压应力低,直流源输出电流连续等优点。通过仿真和实验验证了其准确性与优越性。     

具有低电压应力的新型开关电容七电平逆变器

针对现有多电平逆变器结构复杂以及功率器件电压应力高的问题,提出一种新型的开关电容七电平逆变拓扑。该拓扑由单个直流电源、12个开关管和2个电容器组成。通过切换开关管状态使得电源与电容分时串并联运行,可以实现三倍升压增益的七电平输出。所提逆变器无需使用逆变H桥便可实现正负电平输出,使得器件的总电压应力较小。此外,文中采用简单的全桥式开关电容电路和半桥式逆变电路结构,并结合载波层叠调制策略对电容电压纹波和损耗进行详细分析。还通过与其他类似拓扑进行性能比较后,证明该拓扑的优势。最后,实验验证该拓扑的可行性和理论分析的正确性。     

一种新颖的单电源级联型多电平逆变器

从经济性和功率集成角度提出一种单电源级联型多电平逆变器。该拓扑在保留了传统级联型多电平逆变器中单管耐压低、所需器件少、易于模块化的优点上,其直流侧仅有一个独立电源,其它电源可用电容代替。通过引入充电开关管组,电源可为电容频繁地充电,使电容电压在一定程度上保持恒定。独立电源和电容有效组合使得多电平逆变器稳定运行。详细地介绍单电源级联型七电平逆变器的工作原理及采用的载波移相调制策略;通过数学推导得到电容电压稳定性的影响因素,结果用于电容参数设计;充电损耗也进行了计算;控制系统通过TMS320LF2407A DSP 和XC3S400FPGA 数字化实现。搭建一台1 kW 逆变器样机,验证了提出拓扑的可行性。     

Experimental verification of a hybrid multilevel inverter with voltage-boosting ability

A new nine-level natural-balanced boost hybrid multilevel inverter (BH-MLI) is proposed in this paper. Each phase of the proposed BH-MLI is designed with only 11 semiconductor switches and two electrolytic capacitors. Here, the capacitor voltages are balanced by utilizing the series-parallel and natural balancing techniques effectively. Furthermore, the proposed circuit eradicates the multiple DC sources by introducing a single DC link for single- and three-phase applications. The proposed topology can be easily extendible to obtain higher level output voltage waveform due to its modular-switched capacitor cells (SCCs). Besides, the higher voltage level generation does not pose high-voltage stress on any of the topology components, as the blocking voltage of all devices within the source voltage magnitude. Further, a quantitative comparison is conducted among the state-of-art switched-capacitor multilevel inverter (SC-MLIs) to highlight the superiority of the proposed configuration. Finally, the performance of the proposed BH-MLI is experimentally validated with phase disposition-pulse width modulation (PD-PWM) and round control method at different modulation indices, load conditions.     

基于DSP的SVPWM逆变电源研制

传统逆变电源,由于其多采用模拟式或模数混合式控制电路,效率低、可靠性差,难以满足高端电子设备的要求。为了改善逆变电源的输出波形质量,提高其供电品质和可靠性,结合当前科研任务,通过分析空间电压矢量脉宽调制(SVPWM)的基本原理,提出用DSP生成SVPWM波的逆变电源全数字控制方法,在分析TMS320LF2407A数字信号处理器芯片特点的基础上,给出系统实现的软硬件结构、控制算法和实现结果。原理样机试验表明,该研制方案是可行和有效的。     

基于PS12036的三相永磁同步电机逆变电源设计

PS12036是一款集成了IGBT功率器件和驱动保护电路的智能功率模块.根据其器件特性和工作原理,设计了基于PS12036的逆变电源电路及数字信号控制器DSPIC30F6010接口电路,研究了采用磁场定向控制算法产生三相永磁同步电机PWM驱动信号的实现方法,并且用样机验证了设计.     

针对不平衡负载三相逆变电源控制方法的研究

三相逆变电源一个最重要的性能是维持三相电压的对称输出，本文提出 了一种新的针对不平衡负载三相逆变电源控制方法，其通过对逆变电源交流中性点的控制，使得主电路中三相电压可以独立控制，所提出的方案在1KW,400Hz的三相逆变电源实现，在不平衡负载下，逆变电源能够维持很好的对称输出电压。     

A novel step-up topology for multilevel power conversion

Renewable energy sources employ a power conditioning unit for injecting power into the grid. Such resources of small capacity are characterized by low generated voltage and thus require a high voltage boost at the inversion stage. This paper proposes a novel transformer-less, single-phase grid-connected, 13-level inverter to yield the voltage boost. The presented topology is realized through 12 unidirectional switches, 2 diodes, and 3 capacitors. A single-stage circuit synthesizes 13 levels with a single input source and yielding an overall voltage gain of six. The adapted modulation technique is robust enough to keep the capacitors self-balanced for all values of the modulation index. The proposed topology is modular and cost-effective in comparison to other similar typologies due to reduced device count and space requirement. The presented topology is validated experimentally with satisfactory operation in yielding input voltage boost by a factor of six.     

一种新型太阳能逆变器辅助电源设计

详细分析了反激控制器边界工作模式原理,设计了一种具有5路独立输出的3 kW太阳能逆变器辅助电源,无需复杂的光耦反馈稳压控制回路,具有结构简单、成本低、效率高和工作可靠等特点.论文给出了多输出太阳能逆变器辅助电源的原理图和反激式高频变压器的具体设计,并对太阳能逆变器辅助电源设计中的EMI抑制措施进行了详细介绍.所设计的电源已经应用于太阳能逆变器中,实验结果表明,电源工作稳定,输出纹波小,变压器无发热现象,满足太阳能逆变器的设计要求.     

基于DSP的模糊-PID控制的逆变电源的研究

为了解决传统PID控制逆变电源系统无法从根本上解决动态品质和稳态精度的矛盾,提出了一种新的模糊-PID控制方案,该方案将模糊控制与PID控制的优势相结合,并结合DSP控制芯片实时地对PID参数进行调整。仿真结果表明,该方案可以改善动态品质和提高系统稳态精度。     

基于逆变电源的中低压配电网谐波阻抗测量研究

基于谐波注入的阻抗测量方法具有谐波幅值可控的优势,在阻抗测量中得到了广泛的应用。文中介绍了一种基于逆变电源的中低压配电网谐波阻抗测量方法,针对不同电压等级的配电网设计了不同的测试拓扑,分析了通过逆变电源产生的谐波电压测量中低压配电网谐波阻抗的原理;同时,建立了不同控制方式逆变电源的戴维南模型,并分析了不同控制逆变电源等效电路的特性;为了提高测量精度,同时满足测试时的电网谐波要求,文中也提出了一种谐波注入准测。最后通过Simulink仿真证明,基于逆变电源的配电网谐波阻抗测量方法可以准确测量出配电网阻抗参数。     

Novel current‐source multilevel inverter driven by single gate drive power supply

This paper proposes a novel current‐source multilevel inverter, which is based on a current‐source half‐bridge topology. Multilevel inverters are effective for reducing harmonic distortion in the output voltage and the output current. However, the multilevel inverters require many gate drive power supplies to drive switching devices. The gate drive circuits using a bootstrap circuit and a pulse transformer can reduce the number of the gate drive power supplies, but the pulse width of the output PWM waveform is limited. Furthermore, high‐speed power switching devices are indispensable to create a high‐frequency power converter, but various problems, such as high‐frequency noise, arise due to the high dv/dt rate, especially in high‐side switching devices. The proposed current‐source multilevel inverter is composed of a common emitter topology for all switching devices. Therefore, it is possible to operate it with a single power supply for the gate drive circuit, which allows stabilizing the potential level of all the drive circuits. In this paper, the effectiveness of the proposed circuit is verified through experimental results. © 2008 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 166(2): 88–95, 2009; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20475