半周工作单极性双降压式半桥逆变器

提出了一种新颖的单极性双降压式半桥逆变器。该逆变器是在双Buck逆变器基础上增加2个续流桥臂得到,桥臂输出不再是传统半桥型逆变器的两电平双极性调制波,而是直流电压利用率高、谐波含量小的三电平单极性调制波,仅在电感电流较小如过零换向时保留少量双极性调制以维持输出电压波形,因而滤波器体积重量得以减小。由于器件开关损耗和滤波器损耗的降低,单极性双降压半桥逆变器相对双降压式半桥逆变器而言整机效率并没有降低。     

三电感双Buck逆变器

双Buck逆变器(dual buck inverter,DBI)不存在桥臂直通的问题,且功率开关管和续流二极管分离,便于实现续流二极管的最优选取,因此DBI具有可靠性和变换效率方面的优势。但是,传统DBI滤波电感上的电流是半周期正弦波,磁性元件利用率偏低。为了解决这个问题,提出一种三电感DBI(three-inductor DBI,TIDBI),通过从原始的电感中分离出一个交流滤波电感作为主导的滤波电感,并将两个直流滤波电感耦合,从而提高磁性元件的利用率,有效地降低了滤波电感的体积和重量。详细分析TIDBI的工作原理,给出滤波电感的设计原则。最后通过实验结果验证理论分析的正确性。     

一种双Buck全桥逆变器的研究

结合传统的全桥逆变和双Buck半桥逆变器,研究了一种双Buck全桥逆变器,分析了其工作原理及控制策略。该逆变器采用滞环电流控制方式,使其处于电流半周期工作,不仅具有双Buck逆变器无桥臂直通、无开关器件体二极管反向恢复、可靠性高等特点,也克服了其输入直流电压利用率低的缺点,仿真与实验结果验证了其正确性与可靠性。     

一种SPWM控制双Buck半桥逆变器研究

在分析了有关双Buck半桥逆变器的控制方法基础上,结合自己对此电路的研究,并采用了根据电感电流方向正弦脉宽调制(SPWM)控制方法应用于双Buck半桥逆变器.给出了此种控制方法的双Buck半桥逆变器工作的原理,分析了其工作过程,并给出仿真和实验结果.仿真和实验结果验证了控制方法的正确性.     

三相四桥臂逆变器输出滤波器的优化设计

三相四桥臂逆变器因其具有良好的带不平衡负载能力而受到各国学者的广泛研究.设计合理的相电感、输出滤波电容及中线电感能使三相四桥臂逆变器输出较好的波形.针对现有三相四桥臂逆变器输出滤波器体积大、滤波效果差等问题,基于谐波注入的控制方法,提出了输出滤波器优化设计的方法.采用理论分析并结合Saber软件仿真的方法对相电感、输出滤波电容和中线电感分别进行了设计.实验研制了一台原理样机验证了该设计方法的可行性.     

双降压半桥逆变器一种控制方法研究

双降压半桥逆变器具有效率高,开关管无直通等优点.本文研究了在单电流检测基础上根据电流方向控制双降压半桥逆变器.该逆变器实现了电感电流半周期无偏置运行模式,桥臂开关管无直通,可以实现开关管和续流二极管最优选取,有效节省了逆变器的成本,具有较高的工程应用价值.最后研制了一台原理样机,通过实验验证了理论分析的正确性.     

双Buck半桥逆变器混合PWM控制策略

本文研究一种双Buck半桥逆变器的混合PWM控制策略。该PWM控制策略使逆变器工作在半周期调制,通过判断电感的工作状态来确定电路的控制模式。在电感电流连续模式(CCM)时逆变器采用电压电流双环控制。而在电感电流断续模式(DCM)时,通过分析出电感电流断续工作时的占空比和连续工作时占空比的映射关系,使得逆变器在线性连续工作区和强非线性的断续工作区均能良好地跟踪给定值,减小了双Buck半桥逆变器在半周期脉宽调制下的波形畸变问题。     

基于磁集成双Buck逆变器环流分析

传统双Buck逆变器在整个工作周期需要两个独立的滤波电感,且体积重量较大,引入磁集成的技术可以减小磁性元件的体积重量,但会导致逆变器出现额外的环流问题。在对己有从电感耦合方式角度入手的磁集成方案进行分析的基础上,提出一种无环流磁集成双Buck逆变器拓扑,与己有的磁集成拓扑相比,不但保留了传统双Buck逆变器的优点同时减小了滤波电感的体积与重量,而且避免了现有磁集成技术造成的环流问题,并通过一台1 kW实验样机验证了拓扑的可行性。     

一种双直流输入多电平双Buck逆变器

提出一种包含两个直流输入端口的多电平双Buck逆变器。通过在传统双Buck逆变器中引入双直流输入三电平开关单元,构建低压直流输入源与逆变器交流输出侧的直接功率通路,使得低压直流输入源的部分功率无需经过逆变器前级升压电路处理,有效减小了逆变器前级升压电路的功率应力和损耗。同时,逆变器利用两个直流输入在交流电压周期内实现五电平输出,有效减小了逆变器自身开关管的电压应力和开关损耗。此外,逆变器保留了传统双Buck逆变器无桥臂直通、无体二极管反向恢复问题的优点。详细分析逆变器的工作原理和特性,并给出一种适应宽直流电压范围的载波自适应调制策略。实验结果证明了所提出双直流输入多电平双Buck逆变器及其控制策略的正确性和有效性。     

四桥臂三相逆变器的解耦控制

四桥臂三相逆变器是针对三相不平衡或非线性负载供电提出来的。由于第四桥臂的滤波电感引起的耦合效应，使三相电压的控制变得十分复杂。该文针对这一问题，提出了一种解耦控制策略，将滤波电感看成电源内部阻抗，并从改变电源内部阻抗思想出发，推导出变换关系，使三相电压控制实现解耦，将复杂的三相电压的控制，转化为单相电压控制问题，同时，解决了第四桥臂电感值的选择问题。该变换需要的参数和变量较少，简化了四桥臂三相逆变器的控制算法。以该解耦变换思想为基础，构造了四桥臂三相逆变器控制系统。仿真结果显示，该逆变器可带任意负载，且具有良好的动态特性和静态特性.     

三相四桥臂逆变器第四桥臂解耦研究

三相四桥臂电压型逆变器接中性线电感能削弱第四桥臂开关动作所产生谐波对三相输出的影响,但中性线电感的引入使系统完全耦合,控制变得复杂。为克服上述不足,提出了一种三相四桥臂电压型逆变器解耦电路拓扑,分析了该拓扑的工作原理,并建立了其数学模型。对无中性线电感、有中性线电感和解耦三相四桥臂逆变器进行实验研究,通过对比验证了该拓扑解耦的合理性。     

全桥逆变器双Buck型调制的研究

提出了对全桥逆变器进行双Buck型调制的方法.该调制模式不增加拓扑结构复杂程度,保留了双降压半桥逆变器(DBHBI)无桥臂直通的优点,克服了直流电压利用率低等缺点.采用电流瞬时值反馈SPWM控制策略,给出了该双Buck型调制工作的原理,分析了其实现方法,通过仿真和实验验证了系统的正确性.     

一种交错并联双Buck全桥型双向并网逆变器

基于双Buck全桥变换器拓扑,提出一种交错并联型双向并网逆变器。该逆变器克服了传统H桥逆变器存在死区时间,且开关频率无法大幅度提升且桥臂存在直通危险的问题;为了在提高频率和功率密度的同时保证变换器效率,采用二通道交错并联结构,相同的输出电感电流纹波下,仅需要较小的电感量,同时还可以减小高频开关管的电流应力和损耗。该文对变换器的逆变和整流两种工作模式的工作原理与特性进行了分析;同时,以电感量最小为目标,综合考虑不同模式下滤波器设计要求,利用图解法对Buck电感和滤波器参数进行优化设计。在此基础上,构建损耗分析模型,计算并分析逆变和整流模式下的损耗分布。最后,搭建一台5kW的实验样机,对上述理论分析和计算进行验证,实验结果表明20%至满载范围内逆变器效率均高于98%。     

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。     

五电平飞跨电容型双降压逆变器

提出了一种新颖的五电平飞跨电容型双降压逆变器,即在双Buck电路为主电路的基础上构建的飞跨电容钳位型的多电平逆变器.该拓扑保留了双Buck逆变器无桥臂直通、无体二极管反向恢复问题的优点,消除了桥臂直通的隐患和体二极管反向恢复问题.该拓扑结构具备了飞跨电容钳位开关组合方式灵活的优点,其通过逻辑电路对开关模态组合进行调节,...     

三相双Buck逆变器过零畸变问题与解决方法

双Buck拓扑克服了传统桥式拓扑上下桥臂的直通问题,将其应用于三相并网逆变器,能够避免驱动信号死区引入的低次谐波,从而降低进网电流谐波含量,且外接快恢复二极管续流,减小了反向恢复损耗。然而,为消除电感的偏置电流以及提高逆变器效率,双Buck逆变器需采用半周期控制策略,导致了进网电流的过零畸变。针对带LCL滤波器的三相双Buck逆变器,分析半周期控制所导致过零畸变的原因,提出带纹波电流负反馈的半周期空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)控制方法,通过在过零点处改变空间电压矢量的基准,有效地消除了进网电流过零畸变,并讨论新型控制算法对系统稳定性的影响,通过仿真和实验验证理论分析。     

双Buck逆变器的迭代学习控制方法

双Buck全桥逆变器由于无桥臂直通、直流电压利用率高、效率高等优点而被广泛应用。本文基于双Buck全桥逆变器针对直流电源波动、死区效应、稳态时线性和非线性负载电流扰动引起周期性扰动问题,提出一种电压外环迭代学习控制、电流内环无差拍控制的双环控制策略。仿真结果表明,采用该控制策略可使双Buck全桥逆变器具有较好的带载能力及精确的跟踪性能。     

耦合电感三电平双降压式逆变器

双降压式逆变器是一种可靠性和转换效率均较高的新型逆变器,针对其直流电压利用率低、桥臂输出仍为双极性PWM调制波的缺陷,提出了一种新型三电平双降压式逆变器,充分利用双降压式逆变器的半周工作模式,使桥臂输出改进为三电平PWM调制波,并降低了功率器件的电压应力。但在电感电流断续区可能出现高的器件电压尖峰,通过将两电感耦合,可对桥臂电压进行钳位消除电压尖峰,同时也减小了磁件本身的大小。耦合电感三电平双降压式逆变器在减小体积重量的同时保持了高效率、高可靠性。试验结果验证了以上分析的正确性。     

无漏电流高效可靠三电平双Buck并网逆变器

漏电流降低了非隔离型并网逆变装置的安全性和可靠性。已有研究通过将双极性调制全桥逆变器或半桥逆变器三电平化解决该问题。提出基于三电平双Buck逆变器的新思路,并重点研究其中的三电平双Buck全桥电路。该拓扑是将双Buck半桥逆变器中的输入均压电容用一个工频开关的桥臂取代得到,使得对地寄生电容电压在半周期内保持不变,有效地抑制漏电流至几乎可以忽略的程度。同时,该拓扑保持了双Buck电路无桥臂直通、体二极管不工作等特点,又降低了器件电压应力,使得桥臂输出变为单极性调制波。通过与各种无漏电流结构的综合比较可知,该拓扑除在器件总量上比H5结构多一个功率管外,在有源器件数量、通态电流经过器件数量、高频开关器件数量、是否需要均压控制等方面,均有一定优势,有助于降低系统复杂度,提高可靠性与变换效率。仿真与实验验证了上述分析。     

三相四桥臂逆变器直接并联控制策略

在三相三桥臂逆变器(3P3L-Inv)拓扑的基础上引入第4桥臂构建的三相四桥臂逆变器(3P4L-Inv),具有优良的三相解耦带不对称负载能力,且可以通过注入3次谐波的方法提高直流电压利用率.逆变器并联是电力电子系统扩容的主要方法之一,共直流母线直接并联的三相四桥臂逆变器(3P4L-DP)中第4桥臂电感电流若不采取适当控制策略,会导致并联逆变器第4桥臂电感存在较大的环流,严重时会损坏逆变器.此外,采用3次谐波注入的3P4L-DP,由于主电路器件参数不一致性,将进一步导致并联模块之间的零序环流问题.在此通过分析第4桥臂环流与三相零序环流的生成机理,提出一种4桥臂逆变器直接并联控制策略,使得并联模块的各桥臂电感电流均得到统一控制,抑制了桥臂间的零序环流,实现了各路桥臂电感电流的动/稳态均流.仿真及原理样机实验充分验证了控制策略的正确性.