PSM功率控制大功率感应加热电源及应用

采用一种脉冲均匀密度调制（Pulse Symmetrical Modulation,简称PSM）功率控制逆变器和2SD315A集成驱动电路,设计出感应加热电源,该电源已用于汽车配件热处理.逆变器采用全桥串联谐振式逆变电路,具有逆变和功率调节两个功能.逆变器的开关管按照PSM的控制策略实现了功率控制.逆变器自动跟踪负载谐振频率,控制开关管在零电压开通和零电流关断,实现ZCS和ZVS软开关,大大减小了开关器件的功率损耗,逆变器的输出功率因数接近1,提高了整机的效率.     

PSM高频逆变电源在金属针布热处理中的应用

根据金属针布热处理工艺的要求,采用脉冲均匀密度调制(Pulse-SymmetricalModulated,PSM)功率控制串联谐振式DC/AC逆变器,设计了100kHz/5kW金属针布高频感应热处理电源。逆变器采用全桥串联谐振式电路,具有变频和功率调节两个功能。逆变器的开关管按照PSM的控制策略实现功率控制;逆变器跟踪负载谐振频率,控制开关管在零电流下开通和关断,实现零电流和零电压软开关。将本文设计的金属针布高频感应热处理电源应用于实际系统,改变了传统的热处理工艺,具有节能、加热温度均匀等优点。     

无需设定电感电流阈值的并联谐振直流环节逆变器

为提高逆变器的效率,提出了一种新型并联谐振直流软开关逆变器的拓扑结构,在辅助谐振电路中设置了1对反并联的晶闸管来控制谐振电流,使逆变器的直流环节电压周期性下降到零,逆变器的主开关可以在零电压条件下完成切换,同时辅助开关器件在逆变器换流过程中也实现了零电压开关或零电流开关。该逆变器在换流过程中不需要设定和负载有关的电感电流阈值,有利于降低辅助电路损耗和简化控制。对电路在1个开关周期内的各个工作模式进行了理论分析,给出了设计规则,并建立起辅助谐振电路损耗和分压电容的电压偏差量的数学模型。制作了一台5k W的实验样机,实验结果表明逆变器的工作过程符合原理分析,所以该软开关逆变器可以有效地提高效率。     

耦合电感辅助换流的并联谐振直流环节逆变器

为克服传统硬开关逆变器存在的缺点,提出一种新型并联谐振直流环节软开关逆变器,其辅助谐振电路含有耦合谐振电感,结构相对简单。通过辅助电路的谐振使直流母线电压下降到零时,逆变器的主开关可以完成零电压开关,同时辅助开关也可以在辅助谐振电路的工作过程中完成软开关,而且直流母线零电压持续时间的变化范围取决于谐振电流设定值和谐振参数。依据不同工作模式下的等效电路图,分析电路的换流过程和设计规则,并建立起辅助谐振电路损耗的数学模型,讨论谐振参数对辅助电路损耗的影响。制作了一个140W的实验样机,实验结果表明逆变器的主开关和辅助开关器件都实现了软开关,所以该软开关逆变器能有效地降低开关损耗和提高效率。     

直流环谐振型逆变器的零电压时间及参数选择

研究了直流环谐振型逆变器直流环的零电压时间和相关元件参数的选择问题，并用ＰＳｐｉｃｅ通用电路分析软件对该电路进行了仿真研究。     

结构简单的谐振极型零电流软开关逆变器

针对谐振极型零电流软开关逆变器的拓扑电路的辅助开关较多所导致的逆变器体积大、成本高、效率低以及控制策略复杂等问题,提出一种结构简单的谐振极型零电流软开关逆变器拓扑电路,逆变器的每一相仅使用了1个辅助开关、1个谐振电感、1个谐振电容和2个辅助二极管来完成电路谐振。因此,该拓扑电路可以减小逆变器体积,降低成本,简化控制策略和提高效率。分析了逆变器在不同模式下的工作原理,给出了软开关实现条件和实际参数设计过程,建立了辅助电路功率损耗的数学模型。制作了一台2 k W的单相实验样机和一台6 k W的三相实验样机,实验结果表明该逆变器的主开关和辅助开关器件都可以实现零电流软开关。该软开关逆变器可以降低损耗和提高效率。     

具有简单辅助电路的并联谐振直流环节软开关逆变器

为克服传统硬开关逆变器存在的缺点,提出了一种新型并联谐振直流环节软开关逆变器,其辅助谐振电路含有耦合谐振电感,结构相对简单,有利于降低硬件成本。通过辅助电路的谐振使直流母线电压下降到零时,逆变器的主开关可以完成零电压开关,同时辅助开关也可以在辅助谐振电路的工作过程中完成软开关,而且直流母线零电压持续时间可以自由选择,与负载电流和谐振参数无关。文中依据不同工作模式下的等效电路图,对其工作原理进行了分析,给出了软开关的实现条件和逆变器的控制方法。制作了一个140W的实验样机,实验结果表明逆变器的主开关和辅助开关器件都实现了软开关,所以该软开关逆变器能有效地降低开关损耗和提高效率。     

变压器辅助换流的谐振直流环节软开关逆变器

为提高逆变器的变换效率,提出一种新型并联谐振直流环节软开关逆变器,它利用高频变压器的等效电感与谐振电容之间的谐振,使直流母线电压周期性下降到零,实现逆变桥开关器件在零电压条件下完成切换,辅助开关器件也可以实现零电压开关或零电流开关,二极管的反向恢复损耗也被有效降低。此外,电路中所有开关器件承受的电压都不超过直流电源电压,而且辅助谐振电路在每个开关周期内只工作一次,降低了辅助谐振电路的损耗。对其工作原理进行分析,给出不同工作模式下的等效电路图和逆变器的控制方法。制作一个5 kW的实验样机,实验结果表明逆变器的主开关可以实现零电压开关。该并联谐振直流环节软开关逆变器能有效改善效率,降低开关损耗。     

一种新的直流母线并联谐振零电压过渡三相PWM电压源逆变器

提出了一种新的用于三相电机驱动的直流母线并联谐振零电压过渡电压源逆变器(DC -RailPRZVTVSI’)电路。该电路中所有开关均工作在零电压开关 (ZVS)或零电流开关(ZCS)条件下。该电路对谐振元件和辅助开关的功率要求较低 ,控制简单且不依赖于负载条件 ,过渡过程所需时间可以自由选择。本文给出了该电路详细的理论分析和计算并进行了实验验证 ,结果证实了所提出电路的正确性和有效性。     

高频并联谐振直流环节软开关逆变器

针对硬开关逆变器运行在高开关频率时,开关损耗较大,不利于效率提高的问题,提出一种适用于高开关频率的并联谐振直流环节软开关逆变器的拓扑结构。该拓扑结构的辅助谐振电路相对简单,通过辅助电路的谐振使直流母线电压下降到零时,逆变器的主开关可以完成零电压开关,同时辅助开关也可以在辅助谐振电路的工作过程中完成软开关,而且分压电容没有串联在逆变器的直流母线之间,因此该逆变器没有中性点电位的变化问题。依据不同工作模式下的等效电路,对其工作原理进行了分析,给出了软开关的实现条件和逆变器的控制方法,并制作了一个5 kW的实验样机。实验结果表明,逆变器的主开关和辅助开关器件都实现了软开关,该软开关逆变器能有效地降低开关损耗和提高效率。     

高频条件下对IGBT逆变器缓冲电路的改进

绝缘栅双极晶体管（IGBT）逆变器多应用在变频器、开关电源和分布式发电系统等工作频率较高的场合。逆变器工作频率越高,缓冲电路吸收的过电压能量在开关器件下一次关断动作前放电完毕的时间就越短。提出了一种改进型IGBT逆变器缓冲电路,通过改变放电回路的放电电容,可以满足IGBT逆变器在高频应用下的要求。通过理论分析和电路仿真,证明了该改进型缓冲电路的有效性和适用性。     

逆变器节电技术在电梯控制系统中的研究

针对电梯控制系统中逆变器的供电电源电压、输出负载和元器件容差对逆变器死区的影响进行了理论分析和实践研究。通过优化逆变器供电电源的检测及负载电流的检测并利用其数值来调制逆变器延迟电路的延迟时间,实现了死区时间在线动态调整,从而使逆变器的死区时间处于更优状态,在提高了逆变器的效率和动态性能的同时改善了电网质量。电梯变频调速试验结果证明了此技术具有较高的性能和更广泛的应用。     

高性能逆变等离子切割机电源的研制

对一种大功率切割机电源的研制进行了分析,并对其主电路、工作原理、控制电路及保护系统做了较详细的介绍,成功地研制出一种高可靠性的电源。该电源采用IGBT(设计开关频率为27 kHz)逆变式全桥型电路,PWM芯片为SGS-Thomson公司的SG3525AN,工作电流为100 A,电压为150 V,具有过压、短路、过热及缓冲电路等保护功能,同时还具有较强的抗高频干扰的功能。经过实验证实该机性能稳定,电路设计合理,切割效率较高,具有较强的实用性。     

A suitable single-phase pulse width modulation current source inverter for utility interactive photovoltaic generation system

A suitable single-phase inverter for the utility interactive photovoltaic generation system is proposed. The single-phase Pulse Width Modulation (PWM) current source inverter has a novel circuit configuration in which an auxiliary branch is added to the normal single-phase bridge circuit. To reduce the size and weight of the dc reactor, a double frequency parallel resonance circuit (LC tank circuit) is inserted in the dc side of the inverter. As a result, the double frequency voltage appearing in the dc side of the inverter due to the pulsation of the single-phase instantaneous power is perfectly suppressed by the tank circuit. The constant dc current without pulsation is supplied from PV array to the inverter. The inverter provides a sinusoidal ac current for domestic loads and the utility line with unity power factor. The virtual maximum power of the PV array can be obtained without any feedback control. In the system, the PV array can play an important role as a current-limiter due to its V-I characteristics. Computed waveforms by simulation are shown. Excellent inverter equipment will be realized that is smaller in size and lighter in weight than is usual for a conventional inverter.     

基于dsPIC高频逆变电源的设计

传统的户用逆变电源通常在后级采用工频变压器来实现升压和电气隔离,致使得系统体积重量大,携带不便,功率密度低,容易出现工频噪音.针对传统工频逆变器的缺点,采用高频逆变技术,以DC/DC前级升压取代工频变压器后级升压.后级逆变环节采用电压型单相半桥主电路.设计中以高性能dsPIC33F64MC506型DSP为主控核心,实现了载波频率为20kHz的高频SPWM波形调制和采样反馈控制电路.据此搭建了700W的逆变器,其实际运行情况良好,且有较好的输出电压波形.     

基于DSP的软开关移相控制100 kHz逆变电源

研究了一种基于DSP的移相-脉宽调制(Phase-Shifted Pulse Width Modulation,简称PS-PWM)控制100 kHz高频逆变电源:给出了基于IGBT的主电路拓扑结构,并分析了其控制原理;设计了以DSP为核心的控制电路,并给出了其控制程序流程图.采用TMS320F2812型DSP,实现了系统的数字控制和数字锁相环(DPLL)频率跟踪,满足了系统控制的实时性和灵活性.仿真分析和实验结果证明,该逆变器可在大的功率调节和频率变化范围内实现软开关.     

基于谐振逆变电路的纳米晶材料高频测量系统研究

针对纳米晶材料高频磁滞回线和损耗测量受到仪器带宽和额定功率限制的问题,设计了一种新型高频测量系统。该系统采用直流电源搭配推挽谐振逆变电路代替传统的函数信号发生器加功率放大器,通过调节电路元件以调整谐振频率从而实现1 kHz-10 kHz频段的频率调节,具有传输功率高、效率高、谐振频率连续可调等特点。利用PSCAD仿真软件研究了逆变电路的各项功能。研制了测量系统并实测了10 kHz时纳米晶磁环的磁滞回线和损耗曲线。通过将该测量系统与传统的测量平台进行小容量的模型实测对比,测量系统误差为3.3%,证明了所研制的测量系统具有较高精确度。     

电力系统谐波与无功功率综合补偿方式的研究

本文对由两类逆在组成的电力系统谐波我功功率的综合补偿系统进行了分析,并提出了一种由两个并联的电压源逆变压组综合补偿系统,该系统中负荷产生的谐波由带ＬＣ并联谐振回路的混合型有源电力滤波器补偿,基波无功功率由产的低开关频率的电压源逆变器补偿。当需进行大容量的谐波与无功功率补偿时,利用该系统可有效降低装置成本和损耗。文中描述了该系统的结构,分析了其工作原理和控制策略,并通过计算机仿真对理论分析进行了验证     

一种基于T型滤波器的调光型超高频电子镇流器

电子镇流器工作在超高频率情况下,可以有效的克服HID灯所固有的声谐振问题.基于T型滤波器的调频调光方法,能够在很窄的工作频率范围内实现深度调光,而且具有灯电流波峰因数低,灯电流波形正弦度好的优点.本文提出了一种基于T型滤波器的调光型超高频电子镇流器.理论分析与实验结果论证了该电路的有效性.     

用于可再生能源发电的双频并网逆变器仿真研究

提出一种用于可再生能源发电的双频并网逆变器,该逆变器由2个标准三相桥级联而成,其中一个桥工作在高频,提高输出电流性能,另一个桥工作在低频,主要输出功率,从而降低开关损耗,提高系统效率。高频桥采用恒频电流跟踪控制,控制电路简单。仿真结果表明,该逆变器输出电流与电网电压同相,总的谐波畸变率低,向电网输出的电能质量高。