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。     

滞环电流控制型双BUCK逆变器

研究了一种新颖的双BUCK逆变电路(DBI).该逆变电路克服了传统逆变器的直通问题,功率开关管和功率二极管可以分别得到最优设计.采用滞环电流控制的双BUCK逆变电路(HCDBI),消除了采用斜坡交截SPWM控制的DBI正常工作所必需的偏置电流,进一步提高了效率;且具有优良的动态性能.试验证明HCDBI可实现较高的效率和开关频率,稳态和瞬态性能比传统逆变电路都有很大的提高,具有广泛的应用前景.     

预测电流控制双开关型双Buck并网逆变器

双Buck逆变器具有可靠性和效率高的优点,常被用作新能源发电和不间断电源的解决方案。双Buck逆变器存在输入电压高、双极性调制的缺点,采用双开关型双Buck逆变器消除这些不足,双开关型双Buck逆变器主要采用滞环电流变频控制,谐波频谱宽、滤波器设计困难,对功率器件的开关速度要求高;为此,采用SPWM控制方式实现逆变并网,使谐波频谱固定易滤除;同时通过预测电流控制策略消除电网电压扰动,提高逆变器的性能。最后通过PSIM仿真验证了理论分析与设计的可行性。     

单相变频航空静止变流器的研究

对一种新颖的双Buck逆变器(Dual-Buck Inverter,简称DBI)进行了分析和研究,该逆器采用滞环电流控制策略,实现了无偏置电流半周期运行模式,提高了系统效率.数字控制技术的应用使该逆变器能够实现360～800Hz的变频输出,具有较宽的频率范围和较高的频率精度.分析了3种电压基准的生成方法.对LC滤波器进行了优化设计,使得逆变器在全频率范围内都有较好的输出波形.     

双Buck逆变器的控制方法研究

双Buck逆变器具有抗桥臂直通,可靠性高等优点.滞环电流控制是一种典型的非线性变频电流型PWM调制技术;而双极性SPWM调制系统属于恒频线性控制.这里给出了基于双Buck逆变器的滞环电流控制和双极性SPWM控制的两种实验结果比较;进行了50～400 Hz宽变频实验研究,使双Buck逆变器既能用作航空静止变流器,又可并网用作民用电.     

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。     

基于占空比补偿的三相双Buck并网逆变器电流过零畸变控制策略

与传统三相桥式逆变器相比,三相双Buck并网逆变器无需加入死区,可避免引入额外的电流低频谐波。通常采用半周期控制,但半周期控制会造成电感电流在过零附近出现断续,使并网电流发生过零畸变。在电流过零附近采用全周期控制可以抑制过零畸变,但会使过零处电感电流纹波增大,不利于电感的设计,而且会带来额外的损耗。分析半周期正弦脉宽调制(SPWM)控制的三相双Buck并网逆变器电流过零畸变的原因,改变半周期控制的切换条件,并提出采用占空比补偿的控制方法。详细推导出电感电流断续阶段的理想调制波函数,改变过零附近的占空比,使得电感电流平均值在断续阶段呈正弦变化,从而抑制并网电流的畸变,同时使整个系统的效率得到保障。通过仿真和实验验证了理论分析的正确性。     

电流滞环控制级联型逆变器的矢量控制

为寻求更适合的级联型逆变器的调制方法,研究了电流滞环控制级联型逆变器的矢量控制。该法采用与单极性正弦脉宽调制(简称SPWM调制)相似的单极性电流滞环控制,控制脉冲产生简单。电流滞环控制时采用动态调整滞环宽度实现开关频率恒定,可用类似相移SPWM脉冲产生方式来实现电流滞环控制时H桥级联型逆变器一相多H桥移相控制脉冲的产生;电流滞环控制的级联型逆变器按转子磁场定向矢量系统采用转子闭环,磁甸开环控制。最后仿真与实验结果验证了所提方法正确,逆变器转速外环跟踪性快速,矢量系统动静态性能良好。     

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。     

双降压式全桥逆变器

为避免桥臂功率管直通问题和提高输入直流电压利用率,在全桥逆变器和双降压式半桥逆变器的基础上,提出了双降压式全桥逆变器(dual buck full-bridge inverter,DBFBI),该逆变器具有无桥臂直通、输入直流电压利用率高、效率高、续流二极管可优化选取等优点。半周期调制方式减小了功率管的开关损耗及导通损耗,分析了半周期调制方式下电路的工作模态,给出了电感电流连续与断续时输入输出电压关系。设计了采用滞环电流控制的双降压式全桥逆变器系统,通过控制逻辑设计使之实现了半周期运行模式。仿真和实验结果证明该逆变器具有高质量的输出电压波形和良好的动态响应特性。     

高效率五电平双降压式全桥并网逆变器

为提高并网逆变器的变换效率,提出一种新颖的五电平双降压式全桥并网逆变器,它由三电平双降压式全桥拓扑、输入分压电容和钳位支路组合得到。其滤波电感和开关器件的电压阶梯仅为输入电压的一半,故磁性元件体积小、质量轻,且每个开关周期仅有一个开关管高频动作,降低了开关损耗。分析了该拓扑的工作原理和调制策略,并分别搭建五电平和三电平双降压式全桥并网逆变器实验样机进行效率比较。实验结果表明,所提五电平拓扑的欧洲效率较三电平拓扑高出0.5%。由三电平双降压式半桥拓扑与两电平桥臂组合,提出另外2种五电平双降压式全桥并网逆变器拓扑。最后对提出的3种拓扑的损耗和成本进行了详细的分析和对比。     

二极管钳位型双Buck三电平逆变器输入均压解耦控制

输入电容均压是多电平逆变器的关键问题,多电平调制与输入均压耦合,造成多电平变换器电路结构与控制繁杂、调节速度慢。利用双Buck电路包括2个Buck桥臂、并按电流半周期工作的特点,提出一种二极管钳位双Buck多电平结构,在任一时刻,由其中一个Buck桥臂实现逆变,而另一个Buck桥臂工作于逆向Boost状态,对输入分压电容充电,逆变控制与钳位电压均衡控制可完全解耦。在电平数较多的情形下,该方法有助于减少器件数量,降低系统复杂度,提高可靠性。对三电平情形进行了仿真与实验验证。     

数模混合控制双Buck逆变器研究

对一种新颖数模混合控制双Buck逆变器(Dual Buck Inverter,简称DBI)进行了研究.该逆变器克服了传统逆变器的直通问题,功率开关管和功率二极管可分别得到最优设计.电压环采用瞬时值反馈数字控制,克服了模拟器件参数不一致,以及运放温漂等缺点,具有很好的稳定性;电流环采用半周期电流滞环模拟控制,使系统在正常工作下无偏置电流,进一步提高了效率,具有优良的动态性能.试验证明,滞环电流控制DBI可以工作在较高的开关频率下,在减小滤波器件体积重量的同时,仍可获得理想的输出波形和整机效率,因此具有广泛的工业应用价值.     

三电平双降压式全桥逆变器

提出了一种新颖的三电平双降压式全桥逆变器。该逆变器是在两电平双降压半桥逆变器基础上改进得到,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半周期工作模式,又克服了其缺点：器件耐压要求减半,更适合高压的输出场合;其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;其输入侧不再像半桥型逆变器那样需要2个大电容进行分压。该逆变器是一种高效高可靠且体积小的性能优异的逆变器。试验验证了以上分析的正确性。     

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。     

一种不隔离三电平双Buck光伏并网逆变器

为提高变换效率,无变压器式光伏并网逆变器是近年来的研究热点。针对无变压器拓扑的漏电流问题,提出一种三电平双Buck光伏并网逆变器,是在独立型双Buck三电平逆变器基础上,简化其电路结构得到。对地寄生电容电压被输入电容钳位在母线电压的一半,消除了漏电流。该拓扑续流回路经过的器件较传统拓扑数量少,且不经过性能较差的体二极管,有利于获得更高效率。还提出和分析包括均压控制在内的多环控制策略。仿真和实验验证了该结构及控制方案的正确性和可行性。     

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.     

电流滞环控制半桥双降压式逆变器输出滤波器设计

电流滞环控制具有易于实现、快速的动态响应和无条件稳定等优点，但该控制方法使逆变器的开关频率不固定，造成逆变器输出滤波器设计困难，因此很少有文献提及此种滤波器的设计方法。该文研究了一种基于电流滞环控制的半桥双降压式逆变器输出滤波器的设计方法。该方法从短路特性和稳压精度两方面阐述了如何最优选取滤波电感，从谐振频率和无功补偿两方面阐述了如何最优选取滤波电容。研制了一台500W的原理样机，通过实验验证了该设计方法设计的滤波器具有良好的滤波性能，使逆变器取得了精确的稳压精度和较高的效率。