用于方波无刷电动机驱动的新型三相逆变器

针对由MOSFET组成的传统三相逆变器存在高开通损耗、高du/dt、高噪声以及高EMI等问题,提出了一种应用于永磁方波电动机驱动的三相软开关逆变器拓扑电路。依据软开关逆变理论,采用在传统三相全桥逆变电路的基础上增加辅助网络的方法,实现了三相逆变器的零电压开通。分析了软开关逆变器的工作原理,并以FPGA为主芯片,设计了基于新型逆变器的150W永磁方波无刷电动机数字控制系统。实验结果表明,新型逆变器实现了零电压开通,克服了大开通损耗、大du/dt、大噪声以及强EMI等缺点,证明了数字控制系统的正确性。     

并联谐振直流环节软开关逆变器的实验研究

谐振环节设计是软开关逆变器实现软开关的关键技术问题,如何选择谐振参数对逆变器性能至关重要。针对一种新型并联谐振直流环节逆变器(PRDCLI)拓扑,提出了一种有效的谐振环节设计方案,重点阐述了谐振参数设计及其对零电压条件形成的影响,设计了以TMS320LF2407A为控制器的实验系统,实验结果表明,逆变器实现了零电压开通,有效降低了开关损耗、du/dt及EMI。     

电能存储装置测试系统中Boost软开关变换器研究

提出一种应用于电能存储装置测试系统中的新型交错并联Boost软开关变换器。该变换器采用一组部分复用的辅助网络,令主开关管实现了零电压(zero-voltage-transition,ZVT)开通与关断,辅助开关管实现了零电流(zero-current-transition,ZCT)开通与部分零电压关断,降低了开关损耗,提升了电路效率。开关过程中的dv/dt、di/dt得以降低,从噪声源上改善了变换器电磁兼容(electromagnetic compatibility,EMC)性能,对高频段噪声抑制效果明显。对拓扑结构、工作过程进行了分析,对宽范围工作的有效性与EMC性能的改善进行了论证,并搭建了1.5 k W原理样机进行试验研究,试验结果验证了理论分析的正确性。     

一种抑制NPC逆变器共模电压的新方法

提出一种用集成共模电抗器抑制逆变器产生的共模电压的方法,介绍了电路的拓扑、NPC逆变器和共模电抗器的结构和工作原理.仿真结果表明这种电路抑制共模电压的效果好,可以消除95%以上的共模电压,同时差模电压的变化率dv/dt也变得很小.     

基于临界电流模式的单级DC/AC变换器及其控制

本文提出了一种单级DC/AC开关变换器电路拓扑,给出了相应的控制方案,可作为小功率HID灯的工作电源.它结合了BUCK DC/DC变换器和半桥DC/AC逆变器的特点,BUCK DC/DC变换器工作在高频开关状态用于调节输出功率,半桥逆变器工作在低频状态输出低频方波信号,可有效克服HID灯声共振现象.详细分析了它的工作原理,由于电感工作在临界电流模式,开关管实现零电流接通,提高了效率.与两级电路(DC/DC DC/AC)相比,结构简单、所用器件少、可靠性高.电路仿真和实验结果验证了该方案是可行的.     

并网逆变器定时滞环电流控制纹波抑制技术

针对并网逆变器输出电流定时滞环跟踪控制过程中电流纹波较大现象,提出了一种三电平定时滞环电流控制纹波抑制技术。分析了在常规定时滞环电流控制方法下较大电流跟踪误差δ的形成原因,就电流变化率dis/dt对δ的影响展开了论述。提出了通过在电网电势指定区间内增加逆变器交流侧输出电压零电平的方法,降低dis/dt,以减小δ,抑制电流纹波。试验结果表明,该技术可使逆变器输出δ变小,电流畸变程度变轻,能有效降低逆变器功率器件的开关损耗。     

单周控制无源无损软开关高功率因数整流器

功率因数校正(PFC)是治理谐波的一种有效方法.设计了一种新型高效单相Boost高功率因数整流器,主电路在传统的Boost电路中加入无源无损软开关网络,在不改变电路原有工作原理、模式的情况下降低了du/dt和di/dt,提高了电路效率.控制电路采用IR1150作为主控芯片,简化了PFC电路的设计并缩小了装置体积.分析了单周期控制的功率因数校正原理与无源无损网络的工作原理,对高功率因数整流器的主要模块进行了详细分析与设计.设计了一种新型薄铜带工艺绕制的带中心抽头的三点式电感,有效地减小了高频集肤效应,改善了Boost变换器的开关调制波形并降低了磁件温升.250 W的样机试验表明,该高功率因数整流器设计合理、性能可靠,功率因数可达0.993,实现了开关管开通时的零电流开通和关断时的零电压关断.     

谐振过渡软开关单相PWM并网逆变器

分析了对小功率光伏并网逆变器拓扑结构的要求,简单介绍了几种典型的并网逆变器的拓扑结构,指出了各个拓扑结构的优缺点、效率和适用场合。给出了一种利用软开关技术的单相全桥并网逆变器的拓扑结构(DC/AC),分析了其工作过程,通过谐振可以实现主功率开关的零电压开通和关断,而且辅助开关和二极管都是零电流开通和关断,大大减小了功率器件的开关损耗,提高了逆变器的效率。最后,介绍了开关器件的选择问题。     

PWM逆变器共模电磁干扰源及抑制技术探究

在PWM逆变器系统中,IGBT的高速开关动作会产生很高的du/dt,di/dt,导致产生严重的电磁干扰(EMI).此处系统阐述了PWM逆变器的各种寄生参数对共模EMI产生的影响,通过对3种有效共模EMI抑制技术典型方案的详细介绍,揭示出各种技术的优缺点,为工程实践抑制共模EMI提供了指导性建议.     

太阳能并网输出LCL滤波器的设计

太阳能并网逆变器使用的IGBT 工作在高速开关状态,形成了很大的du/dt和di/dt.由于杂散电容、电感的存在,使得电路中形成大量的谐波,并网时严重干扰了电网.基十逆变器的电路模型,针对三相光伏逆变系统,分析了谐波产生机理.通过对无源LCL滤波器性能的分析及其参数优化,降低了电感量,改善了系统的动态性能,有效地衰减了该系统产生的高次谐波.通过Matlab仿真,验证了该设计的有效性.     

级联型多电平逆变器的改进PWM控制方法

级联型多电平逆变器由于其显著特点,受到了电力电子技术人员的广泛关注。通过对级联型多电平逆变器几种典型控制方法的分析比较,提出了一种改进多载波脉宽调制（PWM）控制方法。该方法通过改变载波的幅值,使级联逆变器的各个逆变单元开关规律相同,并使所有的开关器件的损耗一致,有利于保证逆变单元使用寿命的一致和提高整个装置的可靠运行性能。研制了一套串联2单元5电平逆变器,采用现场可编程门阵列（FPGA）器件实现了所提出的控制方法,控制精度高、抗干扰能力强。实验结果证明了该方法的可行性。     

三相逆变器共模传导电磁干扰的建模与分析

为了预测进而抑制三相逆变器的共模传导电磁干扰(EMI),需要研究其建模和分析方法。本文首先通过对三相逆变器各个开关管的开关状态的分析,得到了三相逆变器共模传导EMI干扰源的简便表示方法,进而提出一种由共模传导EMI干扰源和传播通道模型构成的等效电路模型。通过实验测量和电磁场数值计算,获得等效电路中的各个高频参数。对其共模传导EMI进行仿真和实测1,50kHz～30MHz频段的仿真与实测频谱基本吻合,说明采用本文方法建立的共模等效电路模型是可行的。该方法可作为计算评估三相逆变器共模传导EMI的一种可行方案。     

并联谐振逆变器控制策略的软件实现

传统的逆变器工作在硬开关条件下,即电压、电流是突变的,会带来开关损耗与器件损坏、二极管反向恢复、感性关断、容性开通和电磁干扰等一系列新问题。为解决这些问题,以一种新型并联谐振PWM逆变器为研究对象,阐述了其结构组成及工作原理。为了实现逆变器的零电压开通,针对其特点提出一种基于软件的控制策略实现方法,并进行了仿真和实验。仿真与实验的对比证明了控制策略的软件实现方法与理论分析相吻合,该方法是有效、可行的。     

PWM逆变器共模传导电磁干扰的预测

在PWM逆变器系统中，IGBT的高速开关动作会产生很高的dv／dt、di/dt，导致严重的电磁干扰。对PWM逆变器共模传导电磁干扰的机理进行研究，得出了共模传导干扰源和传播途径。通过与buck变换器进行对比，提出了一种用于研究PWM逆变器共模传导干扰的等效电路，利用实验测得等效电路中无源器件的参数及对等效电路的电压源进行傅立叶变换，在10KHz-30MHz频段进行了频域分析，计算的共模传导干扰频谱与实验结果进行对比基本一致，证明文中提出的共模传导干扰等效电路模型及其分析的正确性。     

基于虚拟同步发电机的无锁相环预同步并网控制策略

利用虚拟同步发电机(VSG)技术,针对微电网逆变器离/并网平滑切换控制策略进行研究。首先,建立VSG数学模型,对VSG功频调节器、励磁调节器和电磁方程等控制部分进行设计,并给出相应的控制框图。其次,对传统离/并网切换原理进行分析,锁相环(PLL)的存在,导致在很大程度上影响预同步速度和精度,针对此问题提出一种改进预同步控制方法,省去PLL环节且只需要2个PI调节器,控制参数减少,切换瞬间冲击电流减小且能够抑制有功、无功功率冲击,有效实现微电网逆变器离/并网平滑切换。最后,通过基于MATLAB/Simulink的仿真结果验证了所提出控制策略的正确性和优越性。     

Operation analysis of quasi‐resonant,high‐frequency transformer link dc–ac converters applied to phase‐shift PWM control on the secondary side

In recent years, the soft‐switching techniques have attracted attention for their peculiar advantages such as low switching loss, high power density, EMI/RFI noise reduction, and so on. The authors have previously reported on a quasi‐resonant dc–dc converter using new phase‐shift PWM control scheme. By using the proposed control scheme, circulating current is eliminated and ZVS (Zero Voltage Switching) is achieved with small commutating current. As a result, the conduction losses caused by their currents are substantially reduced. In this paper, the authors apply a proposed control scheme to a quasi‐resonant high‐frequency transformer link dc–ac converter. As a result, all switching devises in this dc–ac converter can achieve soft switching with small commutating current irrespective of inverter mode and rectifier mode. Its operating principle and unique features are described as compared with the symmetrical control scheme of dc–ac converter. Operating performance of this dc–ac converter in the steady state is illustrated by means of simulation results. © 1999 Scripta Technica, Electr Eng Jpn, 130(2): 88–98, 2000     

带有升降压的三相五电平逆变器拓扑及控制设计

提出了一种三相升降压型五电平逆变器。与传统的的多电平逆变器相比,升降压五电平逆变器具有能够实现升降压、拓扑结构简单、控制方法简单、所需功率开关器件数量少、开关损耗小等优点。采用载波层叠法作为逆变器的调制策略,采用PI调节器对系统进行控制,并且使用Matlab/Simulink平台对带有升降压的三相五电平逆变器及其并网控制策略进行了仿真验证。最后搭建了系统相应的硬件实验平台,通过实验验证了所提出的电路拓扑的性能。     

Optimal power control strategies for neutral point clamped (NPC)inverter topology

A programmed pulsewidth modulation (PWM) technique for selectively eliminating several lower-order harmonics at the output of a neutral point clamped (NPC) inverter topology is investigated. The switching function approach is utilized to derive relevant analytical expressions for input/output variables. A thorough evaluation of the NPC inverter topology based on the switching function approach is described. Optimal power control strategies for an NPC inverter employing programmed PWM patterns are proposed. For a constant-frequency variable-voltage NPC inverter power supply, the proposed strategy is to maintain a minimum specified total harmonic distortion employing a low-output impedance filter. In the case of an NPC inverter powering an AC motor drive, the proposed strategy is to maintain a minimum specified harmonic current factor. The proposed power control strategies are achieved without substantial increase in inverter switching frequency and are therefore suitable for high-power applications employing gate-turn-off-thyristor (GTO) type devices     

A new soft-switched, thyristor-based, regenerative, quasi-resonant,current regulated inverter

A variety of soft-switching techniques have been proposed to reduce the switching losses and EMI problems that occur with higher switching frequencies in hard-switched converters. In this paper, a new, quasi-resonant, soft-switched, three-phase inverter is presented which uses 12 thyristors as the power electronic switches, and hence has potential for use in high-power applications. The converter is fully current-regulated, suitable for high-performance motor drive applications, and is capable of 4-quadrant operation to allow regeneration back into the DC supply. The operation and the control of the inverter are described in detail and simulation and experimental results are presented     

Modeling-based examination of conducted EMI emissions from hard and soft-switching PWM inverters

For the study of electromagnetic interference (EMI) mechanisms in pulsewidth-modulated inverters, this paper presents an analysis approach based on empirical models of the inverter components and their associated various parasitics. The power switching devices were modeled with a physics-based device modeling technique. Using time-domain reflectometry, the authors characterized the major parasitics in the device modules, passive components, cables, leads and interconnects. Simulations of a full-bridge insulated gate bipolar transistor inverter were then carried out in the time domain under hard-switching and zero-voltage switching conditions. The simulated EMI spectra were compared with the experimental counterparts with the separation of common-mode and differential-mode EMI. The comparisons verified the validity of the proposed modeling approach over most of the EMI frequency range. Also discussed in the paper are the soft-switching effects on the inverter's EMI