双极性移相控制高频脉冲交流环节逆变器研究

提出并深入研究了高频脉冲交流环节逆变器电路拓扑族及其双极性移相控制策略。借助周波变换器换流重叠和输出滤波电感电流极性选择，该双极性移相控制策略实现了变压器漏感能量和滤波电感电流的自然换流，解决了这类逆变器固有的电压过冲和换流重叠期间周波变换器的环流现象，实现了逆变桥功率器件的零电压开关和周波变换器功率器件的零电流开关。仿真与原理试验结果均证实了这种双极性移相控制策略的可行性和理论分析的正确性。     

单相高频链逆变器的一种软换流实现策略

单相高频链逆变器电路结构由高频逆变器、高频变压器及周波变换器构成,能实现能量双向流动及隔离功率变换,从而被广泛研究。基于全桥全波式电路拓扑提出一种解结耦单极性移相控制策略,在不增添电路结构复杂性的前提下,无需借助功率管的重叠换流,即可实现周波变换器中所有功率管的零电压开关(ZVS)、变压器漏感中能量的回馈及滤波电感电流的自然换流。实验结果验证了该方法的可行性与有效性。     

双极性移相控制高频脉冲交流环节逆变器研究

提出并深入研究了高频脉冲交流环节逆变器电路拓扑族及其双极性移相控制策略。借助周波变换器换流重叠和输出滤波电感电流极性选择 ,该双极性移相控制策略实现了变压器漏感能量和滤波电感电流的自然换流 ,解决了这类逆变器固有的电压过冲和换流重叠期间周波变换的环流现象 ,实现了逆变桥功率器件的ZVS开关和周波变换器功率器件的ZCS开关。仿真与原理试验结果均证实了这种双极性移相控制策略的可行性和理论分析的正确性     

基于DSP的双极性双调制波高频链逆变器实现

研究了电压型高频链逆变器的拓扑及控制方式。选用了全桥全波式高频链逆变器作为主电路,采用双极性双调制波控制方案解决双向电压型高频链逆变器的固有电压过冲问题。理论分析了电路拓扑和控制策略的合理性和变换器开关器件实现软开关的可行性。设计了基于双极性双调制波控制的软件程序及数字PI控制器算法的TMS320F2812的闭环控制系统。实验结果表明,高频逆变桥开关管实现了ZVS开通,周波变换器开关管实现了ZCS关断,高频链逆变器输出高质量的正弦波电压,证明了基于DSP控制的双极性双调制波控制模式的高频链逆变器可行性。     

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。     

单极性移相控制双向电压源高频环节逆变器

分析研究了双向电压源高频环节逆变器电路拓扑、单极性移相控制策略、高频变压器绕组端电压波形．以及一个开关周期内的开关过程等关键问题;获得了共同导通时间、单极性SPWM波占空比、周波变换器换流重叠时间、高频变压器匝比、滤波电感电流、输出滤波电感和输出滤波电容等关键电路参数的设计准则。原理试验结果表明,这类逆变器具有电路拓扑简洁,两级功率变换（DC/HFAC/LFAC）,双向功率流,周波变换器实现了ZVS换流．以及单极性SPWM波等优点。     

ZVZCS双极性高频环节逆变器的分析研究

本文提出并分析研究了ZVZCS双极性高频环节逆变器的控制策略及工作原理。采用双载波双极性移相控制，并借助输出滤波电感电流极性选择，该逆变器解决了高频环节逆变器固有的电压过冲问题，以及换流重叠期间周波变换器的环流现象，实现了逆变桥功率器件的ZVS开关和周波变换器功率器件的ZCS开关，输出滤波电感前端得到的是双极性SPWM电压波。仿真与试验结果证实了这种逆变器的可行性。     

全桥电流源高频链逆变器

全桥电流源高频链逆变器基于Flyback变换器,由全桥高频逆变器、高频变压器和周波变换器三部分组成。其高频变压器不仅能实现电隔离和电压增益的调整功能,而且还能存储能量。该逆变器解决了电压源高频链逆变器固有的电压过冲问题,降低了周波变换器的开关损耗,简化了高频变压器的结构,减低了逆变器的开关电压应力。本文介绍了其拓扑结构、工作原理、控制方案和简要的设计。仿真结果和样机的实验结果证明该逆变器具有下述优点：紧凑的拓扑结构、简单的控制方案和高频变压器结构、良好的动态响应、带非线性负载能力和低开关电压应力。     

全桥电流源高频链逆变器

全桥电流源高频链逆变器基于Ｆｌｙｂａｃｋ变换器,由全桥高逆变器、高频变压器和调波变换器三部分组成。其高频变压器不仅能实现电了事离和电压增益的调整功能,而且还能存储能量。该逆变器解决了电压源高频链逆变器固有的电压过冲冲问题,降低了周波变换器的开关损耗,简化了高频变压器的结构,减低了逆变器的开关电压应力。本文介绍了其拓扑结构,工作原理、控制方案和简要的设计,仿真结果和机机的实验结果证明逆变器具有下述估     

多谐振控制零电压开关单相高频隔离逆变器

针对双功率方向高频隔离变换器开关电压应力大、难以实现软开关等问题,为了提高输出电能质量,提出一种双向功率流两级高频隔离逆变器的调制及其控制方法,并对其各个工作模态和电路软开关条件进行详细的分析.该逆变器由原边的H桥、高频隔离变压器和位于副边的周波变换器构成,并加入钳位电路消除变压器副边的电压过冲和振荡.设计该逆变器及其配套钳位电路的调制方法,建立其数学模型,并采用多谐振控制器进行输出电压的精确控制.周波变换器和钳位电路均实现了零电压开关,讨论了原边中全桥电路的零电压开关条件.制作了1 kVA的实验样机,分别在电阻负载和整流器负载下进行了实验,测得总谐波畸变率分别为0.544％和3.1％,验证了调制方法和控制策略的有效性.     

高频链逆变器的全数字化混合SPWPM控制策略研究

对于高频链逆变器的控制,本文提出一种全数字化混合式正弦脉冲脉位调制(HSPWPM)控制策略,主变压器传递高频SPWPM波,根据输出电压和电流的极性对周波变换器的驱动逻辑进行分段控制,周波变换器的驱动脉冲为低频和高频调制的混合,推导了要满足电感电流磁通连续条件.介绍了该方法的工作原理,用Saber进行了仿真并制作了全桥-全波拓扑结构的300VA原理样机,仿真结果和实验验证了所提出方法的可行性,为进一步提高高频链逆变器的变换效率提供了一种新的方法.     

一种新型的零电压谐振极型逆变器

为实现一种结构简单，高效，高频，低的电压应力，易于控制的软开关三相逆变器。该文提出一种新型的三相谐振极逆变器，它可以实现逆变器主开关的零电压开通，辅助开关管的零电流开关，谐振电路功率小，与传统的辅助谐振变换极逆变器(ARCPI)不同，它避免了ARCPI使用的2个大电容，也没有中性点电位的变化问题。与三角形或星型谐振吸收逆变器(RSI)的三相谐振电路之间互相耦合不同，它的三相之间是互相独立的，这就使得逆变器易于应用各种控制策略。该文选取一相电路，对其工作原理进行了分析，给出了在不同工作模式下的等效电路图，仿真和实验结果都验证了原理的正确性。     

全桥高频链逆变电源的混合控制策略研究

对丁全桥高频链逆变器的控制,本文提出一种混合式正弦脉冲脉位调制控制策略,高频变压器传递SPWM波,根据对输出电压与电流进行过零比较与逻辑组合,得到周波变换器高频和低频混合驱动脉冲。介绍了全桥高频链逆变器的工作原理,并应j{]MATLAB仿真软件对电路进行控制算法的仿真,同时制作丫容量为200VA的实验样机,仿真和实验结果验证了所提控制方案的可行性与正确性。     

一种新型的软开关正弦波PWM逆变器

为实现一种结构简单、高效、高频、低电压应力、易于控制的软开关三相逆变器控制.提出了一种新型的三相谐振极型软开关PWM逆变器,它与传统的辅助谐振极逆变器(ARCPI)不同,避免了ARCPI使用的2个大电容,没有中性点电位的变化问题.它的三相谐振电路之间是相互独立的,这就使得逆变器易于应用各种控制策略.本文选取一相电路,对其工作原理进行了分析,给出了不同工作模式下的等效电路图和最优电路设计.仿真和试验结果表明:逆变器的主开关和辅助开关都能实现软开关,谐振电路功率小,对减少电磁干扰和提高效率很有意义.     

一种新型无刷直流电机谐振极软开关逆变器

永磁无刷直流电机具有高功率密度、高转矩/电流比和控制简单等优势,得到了广泛应用。然而,无刷直流电机通常采用硬开关逆变器驱动,硬开关逆变器的系统效率较低,散热器的体积和重量较大,限制了大功率无刷直流电机驱动系统功率密度和性能的进一步提升。针对硬开关逆变器问题,提出了一种无刷直流电机专用的谐振极软开关电压源逆变器。通过在传统硬开关逆变器的三相输出端添加辅助谐振网络,实现了逆变桥主开关器件的零电压(ZVS)开关动作,辅助双向开关在零电流开关(ZCS)条件开通和关断。针对新型软开关逆变器,提出了一种新的脉宽调制(PWM)控制策略——TPWM TON,逆变桥上下侧开关器件轮流进行PWM调制,保持了直流母线中点电位的平衡,且使主开关和辅助开关的开关频率降到PWM调制频率的一半。对提出的软开关逆变器进行了实验研究,实验结果验证了电路结构、理论分析和控制策略的正确性与可行性。     

两电平可升压自然软开关DC/AC变流器发热均衡控制研究

介绍了一种能有效整合DC/DC和DC/AC两级电能变换的自然软开关逆变器拓扑结构,详细分析了该拓扑工作在特殊直通零矢量时,逆变器开关管的转换过程.指出采用传统单一锯齿载波调制模式势必引起输出逆变器上下桥臂开关管发热失衡.为此,提出一种适用于此拓扑的优化控制方案,在获得最佳软化效果的同时,维持逆变器上下桥臂开关管发热均衡...     

单相控制型软开关逆变器的最小复位电流控制

基于电感电流临界导通模式(critical conduction mode, CRM)的控制型软开关技术可实现开关管零电压开通(zero voltage switching, ZVS),但传统恒定电流复位方法的反向电流大,开关管通态损耗高。文中以单相三电平中点箝位型(three-level neutral point clamped, 3L-NPC)逆变器为研究对象,提出一种具有最小电感复位电流的控制方法。首先,分析开关管ZVS的实现条件,建立谐振等效电路分析模型,推导出电感复位电流理论最小值,在保证整个工频周期内开关管ZVS的同时,降低复位电流导致的开关管通态损耗。然后,建立逆变器损耗分析模型,将文中方法与传统恒定电流复位方法进行损耗计算与对比。最后,搭建一台1 kW的单相3L-NPC逆变器样机进行实验,结果表明文中方法相比于传统恒定电流复位方法,降低了损耗,最高变换效率提升约0.5个百分点。     

一种高效率H6结构不隔离单相光伏并网逆变器

提出一种新颖的高效率六开关逆变器(H6)拓扑,解决了无变压器单相光伏并网逆变器漏电流问题。该拓扑将两个单向续流单元嵌在全桥逆变器桥臂中点之间,以获得续流通道,并在续流阶段将太阳能电池板和电网分离。该拓扑续流回路不经过性能较差的体二极管,有利于获得更高效率;同时,无需直流旁路结构中的分裂电容。详细介绍该拓扑的工作原理、脉宽调制(pulse width modulation,PWM)驱动逻辑、并网控制方法以及关键电路设计。仿真与实验验证了该拓扑具有低共模电压、高质量的并网波形和高效率特征。     

Soft switching based on analysis of transient and steady-state characteristics: Application to a single-ended high-frequency inverter

A single-ended resonant-type high-frequency inverter using a static induction transistor (SIT) described in this paper can be performed as a zero current switching (ZCS) operation without dc reactor. The SIT high-frequency inverter is a low-cost one which has no transformer and it would be developed for a high-intensity ultrasonic power supply and dc-dc converter. The circuit operation regions, not only ZCS but also ZCS-ZVS (zero current switching and zero voltage switching), were elucidated in the normalized plane. The characteristics of the inverter including the power control by frequency regulation were discussed. Furthermore, the switching characteristics in the transient-state were investigated. These characteristics were substantiated on the basis of the numerical analysis and experimental results.     

Series resonant high‐voltage DC–DC converter with reduced component count

This paper proposes a novel zero‐current‐switching series resonant high‐voltage DC–DC converter with reduced component count. The series resonant inverter in the proposed topology has two power switches (insulated‐gate bipolar transistors, IGBTs), two resonant capacitors, and only one high‐voltage transformer (HVT) with center‐tapped primary windings. The power switches are connected in the form of a half‐bridge network. The leakage inductances of the transformer's primary windings together with the resonant capacitors form two series resonant circuits. The series resonant circuits are fed alternately by operating the power switches with interleaved half switching cycle. The secondary winding of the HVT is connected to a bridge rectifier circuit to rectify the secondary voltage. The converter operates in the discontinuous conduction mode (DCM) and its output voltage is regulated by pulse frequency modulation. Therefore, all the power switches turn on and off at the zero‐current switching condition. The main features of the proposed converter are its lower core loss, lower cost, and smaller size compared to previously proposed double series resonant high voltage DC–DC converters. The experimental results of a 130‐W prototype of the proposed converter are presented. The results confirm the excellent operation and performance of the converter. © 2016 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.