三相软开关PWM逆变器载波方式的选择

详细阐述不同载波方式对PWM逆变器输出特性的影响。指出三角载波用于硬开关PWM逆变器时 ,由于死区时间的影响 ,其输出电压电流在基波频域中含有谐波成分 ;软开关PWM逆变器如果也采用三角载波 ,则不但难以控制谐振电路的起振时间 ,而且谐振电路损耗大 ,直流电压的利用率低 ;硬开关PWM逆变器采用锯齿载波调制 ,必将导致严重的电流波形失真 ;软开关PWM逆变器交替使用正负斜率锯齿载波 ,不但谐振电路的起振时间容易控制 ,而且不会导致由死区时间引起的输出电压电流波形的失真     

ZVT软开关三相PWM逆变器控制策略研究

探讨了一种交流谐振环节软开关逆变器的电路拓扑及其控制方法,在该拓扑下采用SAPWM调制的软开关实现策略,正负斜率交替的锯齿载波将所有功率开关器件的开通动作集在锯齿载波的垂直沿处,有利于软开关动作的实现.详细分析了该ZVT软开关拓扑的动作模式,建立了实现软开关动作的控制方法,并对系统进行了数字仿真.仿真结果表明采用该控制方法能实现逆变器功率开关器件的零电压软开关动作.     

正负斜率锯齿载波下软开关三相逆变器的电流补偿方法

在本软开关三相PWM逆变器中,采用正负斜率锯齿载波调制方式,可实现逆变器开关器件的软开关动作,但同时会出现逆变器输出电流波形失真。本文根据电机相电流过零时的PWM动作模式和磁链轨迹,对此电流波形失真形成的原因进行了详细的分析,探明了其失真原因,提出了一种电流补偿方法,即在某相电流极性翻转后,立即对此载波周期中的PWM脉冲宽度进行调整,较好地改善了逆变器的输出电流波形。实验结果证明：采用了本文提出的电流波形补偿方法后,逆变器输出电流波形具有良好的正弦度,系统谐波分量小。     

新型并联谐振直流环节软开关逆变器改进调制策略

针对新型并联谐振直流环节软开关逆变器的辅助电路运行过程中电流应力高、导通损耗大的问题,提出一种基于不连续的脉冲宽度调制且采用斜率正负交替锯齿载波的改进调制策略。与原调制策略相比,首先,该文所提调制策略在保留辅助电路动作频率最小化优点的基础上,不仅实现了全部开关管的软开关,而且将第二辅助开关管的电流应力降为谐振电流峰值。然后,通过合理的参数设计,进一步降低辅助电路电流应力,从而减少辅助电路损耗。然后,根据所提调制策略分析工作原理、对比不同文献、规划参数设计、进行损耗分析。最后,使用SiC MOSFET制作一台5 kW/40 kHz通用样机,通过实验验证所提调制策略对原拓扑效率提升与电流应力降低的有效性。     

三相PWM逆变器软开关动作时序分析

通过对软开关三相PWM逆变器的研究和实验，针对在实验中出现谐振槽不正常的现象，分析了本软开关电路拓扑下实现软开关动作的工作原理及谐振动作时序，阐述了PWM驱动信号与谐振电路的动作时序间的关系，指出要使谐振能正常进行，必须要使PWM驱动信号的开通动作控制在谐振电感的电流iLr变为负之前，这样才能在直流母线电压上出现一个完整的谐振槽，保证逆变器主电路开关管实现软开关动作。     

ZVS三相逆变器PWM模式的特征分析

近年来零电压开关PWM变频技术受到人们的普遍关注。其基本思想是，通过零电压开关电路使逆变器主电路在各载波周期起始时刻产生谐振，确保各功率开关器件在主电路P、N极间电压为零期间进行动作切换。为了使谐振电路正常工作，通常采用正负斜率交替的锯齿波作为载波，这使得该PWM模式的零电压矢量的作用时间较传统硬开关SPWM模式发生了很大变化。本文利用空间电压矢量概念，深入分析了软开关PWM模式下磁链的运动轨迹。指出在硬开关PWM模式下，磁链的运动速度靠零空间电压矢量调节；而在软开关PWM模式下，空间电压矢量的作用时间发生了很大变化，有时甚至没有零空间电压矢量。但该模式依靠非零空间电压矢量进行调节，使得磁链的运动速度仍然保持与硬开关时完全相等。文章还分析了软开关PWM逆变器电流波形畸变的原因，并从磁链轨迹圆出发，提出相应的补偿方法。实验证明了该方法能有效地改善逆变器的输出电流波形。     

软开关三相逆变器磁链轨迹的研究

近年来零电压开关PWM变频技术受到人们的普遍关注。其基本思想是，通过零电压开关电路使逆变器主电路在各载波周期起始时刻产生谐振，确保各功率开关器件在主电路P、N极间电压为零期间进行动作切换。为了使谐振电路正常工作，通常采用正负斜率交替的锯齿波作为载波，这使得该PWM模式的零电压矢量的作用时间较传统硬开关SPWM模式发生很大变化。该文利用空间电压矢量概念，深入分析了软开关PWM模式下磁链的运动轨迹。指出在硬开关PWM模式下，磁链的运动速度靠零空间电压矢量调节；而在软开关PWM模式下，空间电压矢量的作用时间发生了很大变化，有时甚至没有零空间电压矢量。但该模式依靠非零空间电压矢量进行调节，使得磁链的运动速度仍然保持与硬开关时完全相等。文章还分析了软开关PWM逆变器电流波形畸变的原因，并从磁链轨迹圆出发，提出相应的补偿方法。实验证明了该方法能有效地改善逆变器的输出电流波形。     

逆变器软开关技术的发展和现状

介绍了DC/AC逆变器软开关的发展和现状,以及实现逆变器软开关的基本电路,包括谐振DC环节方式电路、谐振极方式电路、负载谐振方式电路、辅助谐振缓冲电路、主辅开关电路、载波控制逆变电路等,列出了它们的基本电路拓扑图。同时,对拓扑图进行了简单的分析。最后,对逆变器软开关的发展方向提出看法。     

结构简单的并联谐振直流环节型逆变器及其调制策略研究EI北大核心CSCD

针对一种新型并联谐振直流环节逆变器的辅助换流电路存在的电流应力高、导通损耗大、元器件数目多等问题,该文提出一种优化改进调制策略,其由3部分组成:基于1型不连续的脉冲宽度调制策略,且以斜率正负交替的锯齿波作为载波,在此二者基础上施用分流死区。在所提调制策略下可以对原拓扑的辅助换流电路进行化简,减少一组谐振电路,以降低硬件成本。与原调制策略相比,所提调制策略在不改变辅助换流电路动作频率的前提下,不仅可以实现所有开关器件的软开关动作,而且可以避免辅助换流电路工作过程中产生的谐振电流与负载电流的叠加,从而有效降低辅助换流电路的导通损耗及其内部开关器件的电流应力。文中对所提调制策略的原理进行详细叙述,由此推导简化拓扑的工作模式,并分析其电压/电流应力、元器件数目、参数设计等特性,最后通过一台通用实验样机(SiC MOSFET,5kW/40kHz),对比于原拓扑及原调制策略,以验证所提理论的有效性。     

基于幅相控制方式的零电压软开关三相PWM变流器

提出一种新型基于幅相控制方式的零电压软开关三相PWM变流器的拓扑结构及其控制策略.给出了此软开关PWM变流器谐振期间的等效电路、工作条件、控制信号及动作波形,通过与三角载波的比较,说明了所采用的正负斜率交替的锯齿载波控制方式及其优点,提出了一种相量调节方式并建立了低频数学模型,介绍了控制系统结构及其工作原理.实验结果证明,系统的结构和控制都较为简便,在整流和逆变状态下,能够实现零电压开关动作和满足单位功率因数要求,电流波形的谐波含量非常小,达到了抑制电磁干扰和谐波污染的目的.     

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...     

一种三相软开关PWM变流器电流极性检测与电流补偿方法

对于一种基于幅相控制的三相零电压开关PWM变流器，在利用正负斜率交替的锯齿载波调制方式下，需要按照电流极性来进行锯齿载波斜率的交替翻转，由于在翻转处会造成电流畸变，也需要按照电流极性变化的时刻来补偿。该文从单位功率因数变流器的固有特点出发，在顺变和逆变状态下，提出了电流极性检测的软件实现方法，分析了使用正负斜率锯齿载波带来的电流过零点失真的原因，并给出了相应的补偿方案。该方法有效保证了软开关技术在三相PWM变流器上的实现，具有简便有效、节约硬件资源、相电流谐波较小等优点。     

三相软开关变流器电流极性鉴别与电流补偿

对于基于幅相控制的三相零电压开关PWM变流器，提出了一种电流极性鉴别与电流补偿方法。在利用正负斜率交替的锯齿载波调制方式下，需要按照电流极性来进行锯齿载波斜率的交替翻转，由于在翻转处会造成电流畸变，也需要按照电流极性变化的时刻来补偿。本文从单位功率因数变流器的固有特点出发，在顺变和逆变状态下，提出了电流极性鉴别的软件实现方法，分析了使用正负斜率锯齿载波带来的电流过零点失真的原因，并给出了相应的补偿方案。该方法有效保证了软开关技术在三相PWM变流器上的实现，具有简便有效、节约硬件资源、相电流谐波较小等优点。     

电机驱动用新型谐振直流环节电压源逆变器

为了实现电机控制系统的高功率密度和高性能运行,必须提高逆变器的工作频率以提高功率变换器的效率和增强性能。然而,较高的工作频率会引起严重的电磁干扰和开关损耗从而导致系统整体效率降低。软开关技术被认为是解决上述问题的有效方法,结合软开关技术的优点和脉宽调制(pulse width modulation, PWM)控制的特点,提出了一种新的用于电机驱动系统的谐振直流环节软开关电压源逆变器,通过在传统硬开关逆变器的直流环节添加辅助谐振单元,实现了逆变桥开关器件的PWM软开关动作,同时,辅助谐振单元的开关也为软开关操作。文中阐述了该软开关逆变器拓扑的动作时序和动作模式,并对软开关动作时序的瞬态过渡过程进行了数学分析。对提出的新型软开关逆变器驱动无刷直流电机进行了仿真和实验研究,结果验证了电路结构和理论分析的正确性与可行性。     

FMSPWM逆变器输出波形谐波分析

双极性FMSPWM逆变器以较小的循环电流实现软开关,其电路简洁,便于控制,是一种较好的工作模式.本文对双极性FMSPWM逆变器输出谐波进行了详细的分析,结论表明在载波频率基本相同的情况下,FMSPWM逆变器的谐波分布与SPWM模式下的逆变器谐波分布基本相同,同时FMSPWM逆变器可以极大地减少死区对输出谐波的影响,并可以以较小的环流实现软开关,减小输出滤波器尺寸,改善输出波形质量.最后通过实验验证了上述理论的正确性.     

Bearing currents and shaft voltages of an induction motor underhard- and soft-switching inverter excitation

Bearing currents and shaft voltages of an induction motor are measured under hard- and soft-switching inverter excitation. The objective is to investigate whether the soft-switching technologies can provide solutions for reducing the bearing currents and shaft voltages. Two of the prevailing soft-switching inverters, the resonant DC-link inverter and the quasi-resonant DC-link inverter, are tested. The results are compared with those obtained using the conventional hard-switching inverter. To ensure objective comparisons between the soft- and hard-switching inverters, all inverters were configured identically and drove the same induction motor under the same operating conditions when the test data were collected. An insightful explanation of the experimental results is also provided to help understand the mechanisms of bearing currents and shaft voltages produced in the inverter drives. Consistency between the bearing current theory and the experimental results has been demonstrated. Conclusions are then drawn regarding the effectiveness of the soft-switching technologies as a solution to the bearing current and shaft voltage problems