单相AC-AC Buck变换器中双向开关四步换流策略的研究

为解决双向开关在电力电子器件中的换流问题，可采用“四象限换流”的换流策略，即“四步换流”。该方法根据电压的相对大小或电流的方向将两个双向开关之间的换流过程分为四步进行，有效地避免了换流过程中的故障，实现了真正意义上的安全换流。本文以单相AC-AC Buck变换器为例，研究其中双向开关的四步换流控制策略，设计出具体的实现电路，并用实验加以验证。     

桥式直接交交斩波变换器及换流策略研究

为解决交流斩波功率变换器中双向全控电力电子开关结构复杂、换流过程繁琐的问题,研究了一种新颖的桥式直接交交斩波变换器,并提出了与之相适应的非互补控制换流策略。首先通过改进变换器结构和功率流向,取代了单管组合式双向全控开关的设计方案,简化了多路驱动电路间的隔离设计,使线路分布参数的影响较小,开关器件与驱动电路的一致性好,成本降低。换流策略设计了有源、续流和死区3种工作模式以及多种性质负载条件下的换流路径,消除了输出电压失控区间,且不使用电流极性检测环节。最后设计了功能样机,在多种负载条件下进行了性能测试。实验结果验证了方案的有效性。     

一种新的开关拓扑变换方法及新型多电平交-交变流电路

该文提出多电平电路可以通过对基本开关单元的延拓的方法导出，并采用该方法导出了几种新型的多电平交流一交流电流电路，其中包括多电平交流斩波电路和多电平矩阵电路。文中详细分析了3电平交流斩波电路和3电平矩阵电路的工作原理，介绍了3电平矩阵电路所采用的控制方法。与传统电路相比，新的3电平电路可利用的电平数增加1倍，输出电压谐波含量得以减小，并且可以采用较低电压等级的功率器件实现高电压、大功率的交流一交流变换。对这两种电路分别进行了仿真和实验，证实了电路的可行性和该文分析的正确性。     

新型三电平交流斩波电路的输出频谱结构分析

关于多电平变换器的研究已经有十几年了，但是多电平技术在交流电能变换当中的应用尚不多见。三电平交流斩波电路是一种用于高压电能变换的新型电路拓扑。它允许使用低电压等级的器件完成高压电能变换，并采用较多的电平数去逼近所希望的波形，使输出电压或电流的质量大大提高，谐波含量减少。文中对三电平斩波电路的输出电压频谱进行了一般性的讨论，得到了普适的结论。这一结论同样可分析普通的交流斩波电路的输出频谱结构。通过实验验证了电路的工作原理。     

AC-AC变换器特性与应用研究

本文重点分析了AC-AC Buck变换器主电路的基本构成和工作原理,推导了变换方程,并通过仿真和实验验证了原理分析的正确性;文中还介绍了四象限开关的四步软换流策略,讨论了AC-AC Buck变换器能量双向流动的机理;最后,提出了以隔离式AC- AC变换器替代传统实验室用交流调压器、电力电子配电变压器的方案。     

一种软开关斩波电路特性的参数分析

阐述一种具有能量双向流动且所有功率开关均工作于软开关状态的斩波电路工作原理。对工作的模态的参数分析后，得到了关于该斩波电路带负载能力。输出电压调节比，输出电压调节范围与不可控时间等描述其特性的数学表达式。取得的结论为该斩波电路在工程中的应用奠定了理论基础。     

18合1主电路模块化空间矢量调制矩阵变换器

提出矩阵变换器(MC)4步换流中一种通用的解码器算法,并给出具体实现过程,可适用于别的开关表和开关换流策略,具有参考价值。分析该MC的空间矢量调制策略和开关表的优化,讨论了硬件电路的设计,提出了基于数字信号处理器(DSP)28335和复杂可编程逻辑器件(CPLD)的联合控制方案,首次解密了4步换流中9个双向开关状态定量求解的步骤,推导出其表达式。搭建了基于AST965驱动的18合1双向开关模块的三相-三相交-交MC样机,实验研究较好地验证了系统设计和控制策略的正确性、可行性和可靠性,为该MC的实际应用和早日产品化提供了有效的设计方法和实验基础。     

龚氏半桥和全桥双向调节原理

直流斩波变换领城中的半桥和全桥逆变电路和调节原理是DC/AC变换中最为广泛的基础电路和调节原理,交流斩波变换领域中也有与它们相对应的龚氏半桥和全桥变换电路和调节原理,龚氏半桥双向调是原理是1个交流斩波调压电路的输出交流电压与倒相自耦变压器绕组中间抽头上的交流电压进行比较,实现交流电压正反双向调节电压的调节原理。龚氏全桥双向调节原理是2个交流斩波调压电路的输出交流电压进行比较,实现正反双向调节输出电压的原理。它们是从众多交流斩波双向调压电路发明中提炼出来的新原理,是交流电压实现双向调节电压的基础,它们包含有多种AC/AC斩波变换双向调节的新电路,在交流斩波双向调压中可节省4~12个倒相双向电子开关,使双向调压电路简化成本降低。     

可编程逻辑器件(PLD)在矩阵变换器中的应用

本文根据矩阵变换器主电路换流的要求,阐述了应用四步换流策略的合理性和可行性,设计了与换流相关的电路。并利用PLD器件替代分立器件设计了控制模块。PLD器件依据空间向量算法,将PWM信号和输入电流扇区信号、输出电压扇区信号等进行组合逻辑运算得到开关组合及其导通顺序,并按四步换流策略将脉冲分配到对应开关,完成了开关的通断操作。分析表明,四步换流策略消除了对电路可能造成的危害。文章最后讨论了与换流有关的两个问题,并给出了实验波形图。     

两电平和三电平逆变器的新模块化似零电压软换流电路的分析和设计

提出了一个直流负总线辅助谐振电路(NBARC)与新型直流侧谐振电路镜像对称对模块设计, 用以实现两电平和三电平逆变器的软换流.NBARC的电路拓朴减少了功率器件的数目并降低了对器件的功率额定值的要求.为两电平逆变器零电压开关设计并分析了基本NBARC谐振电路,这个电路拓朴和模块设计方法被扩展到一个谐振模块镜像对称对电路,用以钳夹直流侧电压,并实现三电平逆变器的软换流.提出软换流允许在似零电压状态下实现,并分析了残余换流电压对于逆变器开关损耗的影响.模块方法允许软开关电路被设计成标准逆变器的可选附加块,可以把传统的逆变器转变为软开关逆变器.实验结果验证了电路分析和实现.     

适用于高动态响应场合的五电平DC/DC变换器

提出了一种可用于高动态响应场合的五电平DC/DC变换器。该电路在飞跨电容三电平电路的基础上通过添加两个双向开关和两个飞跨电容构造中间电平。稳定的飞跨电容电压是电路工作的基础,当电路工作时,飞跨电容的电压可以通过调节与之对应的中间电平的导通时间比来调节。文中分析了该电路的工作模式、电容电压平衡原理。实验结果证明,该电路工作原理正确,可以正常工作。     

一类新型三电平软开关DC-DC变换器的研究

该文针对一类新型的三电平DC—DC变换器进行详细的研究，该电路使用一个双向开关构造中间电平，大大简化原有多电平电路的复杂程度，使多电平电路有可能被用于中低功率场合。通过将该电路与传统的全桥电路相比较研究可以发现，该电路具有输出谐波含量小的特点，可以非常有效减小输出无源滤波元件的体积和重量。该文详细探讨了这类新型三电平DC—DC：变换电路的电路结构和工作原理，并进行了实验研究。实验结果证明该电路原理正确，可以正常工作。     

宽ZVS负载范围4开关三电平直流变换器

提出一种4开关PWM三电平ZVS直流变换器,该变换器由传统三电平直流变换器和对称控制的半桥直流变换器复合而成。该电路非常适合高压直流变换领域。该变换器具有如下优点:所有开关串行联接,每个开关器件承受Vin/2的电压应力;4开关构造输出三电平,可有效减小输入输出滤波器并提高变换器的动态响应时间;所有开关器件在较宽的负载范围内实现软开关。文中分析了该电路的工作原理、软开关特性以及输入输出特性,并搭建了一套实验装置验证电路的基本工作原理。实验结果表明该电路工作原理正确,可以正常工作。     

三电平DC-DC变换器的无源软开关新方案

本文针对六种基本的三电平DC-DC变换电路和已存在的无源软开关电路，研究了三电平DC-DC变换器的软开关新方案，给出了实用的三电平无源软开关BUCK、BOOST、BUCK－BOOST和CUK电路。文中归纳了该种软开关单元的统一的构成方法，详细分析了该种软开关单元的工作原理和工作过程，并分析了其不适用于SEPIC和ZETA电路的原因。本文最后进行了仿真和实验研究，验证了该电路的有效性。     

矩阵式变换器安全换流策略分析与实现

对矩阵式变换器开关换流进行分析,论述四步换流策略正确性和可靠性,并通过复杂可编程逻辑器件(CPLD)加以实现。仿真和实验结果表明四步换流策略可以使矩阵式变换器的双向开关换流安全可靠地进行。     

开关拓扑的延拓及新型的多电平AC-AC变流电路

本文提出多电平电路可以通过对基本开关单元的延拓而导出，并采用该方法得到多电平交流－交流电流电路。文中分析了该电路的工作原理和电容电压的平衡方法，并进行了仿真和实验，证实了该电路的可行性和本文分析的正确性。     

新型单相Boost软开关功率因数校正电路研究

针对传统斩波电路开关管工作在硬开关状态时开关损耗大、功率因数低的缺点,提出一种新型的Boost软斩波电路,增加谐振元件电感、电容。通过合理安排电感电流、电容电压过零工作点,辅以合理的触发脉冲,实现了开关管的零电流开通和零电压关断,主续流二极管也同时实现软开关。使用简单的控制电路,电路功率因数达到或接近1,解决了谐波问题,提高了电路效率。详细分析了新提出电路拓扑的工作原理,并进行了仿真和实验验证。     

双向电压源高频逆变器的单极性移相控制策略

对于双向电压源高频逆变器的控制问题,提出了一种新型的单极性移相控制策略,即采用单极性单调制波的控制,高频变压器直流偏磁受到抑制,磁芯利用率高。阐述了全桥全波式高频逆变器主电路拓扑的工作原理,应用该策略可以实现变压器漏感能量和输出滤波电感电流的自然换流,周波变换器功率开关的ZVS工作。详细分析了逆变器在一个高频开关周期内的10个工作模态电路,讨论了关键电路参数的设计原则。进行了MTLAB仿真分析,其结果表明,该控制策略实现了功率双向流动,变换效率高,周波变换器实现了ZVS换流,输出正弦电压波的正负对称性好,且易于工程实现。     

单元串联型交流斩波无功补偿器的设计

为实现交流斩波无功补偿器在较高电压等级配电网中的应用,本文基于传统交流斩波电路原理,提出了单元串联型交流斩波电路的无功补偿技术方案。文中设计了单元串联型无功补偿器的拓扑结构,介绍了单元串联型交流斩波电路的无功及谐波补偿原理,设计了基于多同步旋转坐标系的无功、谐波补偿和电压均衡控制方案。与传统的交流斩波无功补偿器相比,单元串联型无功补偿装置通过单元串联降低开关管的电压应力,工作可靠,耐压等级高。最后,通过仿真验证了新型装置的可行性和有效性。     

基于FPGA的矩阵变换器换流策略研究

由于矩阵变换器采用单向自关断器件组成双向开关,无自然换流通路,因此如何安全可靠地实现器件间的换流是矩阵变换器实用化的关键.详细介绍了电流型四步换流策略及其实现方法,设计并实现了基于FPGA的矩阵变换器双向开关间的安全换流策略,在开关状态时间小于换流时间时,采用不换流的方法,重点解决了此时出现换流失败的问题.采用双电压调...