新型零电流开关谐振极型逆变器

为提高逆变器转换效率和减小谐振电路损耗,提出一种开关器件具有零电流软切换功能的谐振极型逆变器。其各相谐振电路只有2个辅助开关、1个谐振电感,以及1个谐振电容,结构简单,控制方便。通过电感与电容的谐振,当通过开关器件的电流为零时,关断逆变器开关器件,使逆变器的开关器件完成零电流关断。基于各工作阶段的等效工作电路,分析了电路工作过程,得到了开关器件完成软切换的条件和设计参数的具体步骤,研制了额定功率为1k W的单相逆变器。实验结果说明逆变器的开关器件都完成了软切换动作,改善了逆变器的效率。     

采用谐振极软开关逆变器的直接转矩控制

提出一种采用控制简单的谐振极零电压过渡(RPZVT)软开关逆变器的异步电机直接转矩控制新方案。介绍了其详细的设计思路和原则。通过仿真和实验说明了该软开关逆变器在直接转矩控制应用中的可行性。     

谐振极软开关逆变器工作模式分析

为了解决硬开关逆变器开关损耗大、电磁干扰严重等问题并提高无刷直流电机功率变换器的整体效率,提出了一种谐振极软开关电压源逆变器。通过在传统硬开关逆变器的直流母线和三相输出端之间添加辅助谐振网络,实现了逆变桥开关器件的软开关切换。然后对该软开关逆变器拓扑的动作时序和工作模式进行了详细的阶段分析,并对电路的瞬态过渡过程进行了数学分析。最后,对提出的软开关逆变器进行了仿真验证。分析结果表明,辅助谐振网络的开关器件在零电流开关条件下开通和关断,其电压应力仅为直流母线电压的一半。仿真验证结果与电路原理的理论分析一致,表明电路结构和理论分析的正确性与可行性。     

无中性点电位变化的并联谐振软开关逆变器

为了实现逆变器的高效率和高性能运行,提出一种新型直流母线并联谐振零电压过渡软开关逆变器,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软开关动作,同时,辅助谐振单元的开关也为软开关动作。此外,电路中避免了使用大电容,没有中性点电位的变化问题。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。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回路的参数设计方法。制作一个10kW的实验样机,通过实验结果验证该软开关逆变器的有效性。     

用于无刷直流电机驱动的谐振极软开关逆变器

用硬开关逆变器来驱动无刷直流电机会产生逆变器的开关损耗大和运行效率低的问题。为降低开关损耗,提出一种用于无刷直流电机驱动的新型谐振极软开关逆变器的拓扑结构,通过在传统硬开关逆变器的三相输出端添加辅助谐振电路,利用辅助电路中的高频变压器的等效电感与主开关并联的缓冲电容之间的谐振,实现逆变器主开关器件的零电压开关和辅助开关器件的零电流开关。依据不同工作模式下的等效电路图,分析了电路的换流过程和设计规则,并建立起了辅助谐振电路损耗的数学模型,讨论了谐振参数对辅助电路损耗的影响。制作了1台实验样机,实验结果表明逆变器的主开关和辅助开关都实现了软开关。该谐振极软开关逆变器能有效改善效率,降低开关损耗。     

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。     

一种新颖的并联谐振直流环节软开关逆变器

提出了一种新型的并联谐振直流环节电压源逆变器电路。该电路中所有开关器件均工作在零电压开关或零电流开关条件下。该电路开关器件少,只有1个主开关器件和1个辅助开关器件,控制简单且不依赖于负载电流的大小。过渡过程所需时间可以自由选择。直流母线零电压的持续时间与负载电流无关。在此给出了该电路详细的工作模式,理论分析,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。     

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。     

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。     

一种高效率三相逆变器拓扑结构及其实现方法的实验研究

对一种软开关三相SPWM逆变器的控制策略及实现方法作了详细的实验研究。该软开关三相逆变器的辅助谐振电路仅使用1个功率开关器件和6个二极管,电路结构简单,控制方便,而且由于该辅助谐振电路仅在逆变器三相桥臂上的功率开关器件需要开通的前若干微秒时间内软开关工作,其功率损耗很小,从而提高了系统的效率。实验结果证明了本控制策略的正确性。     

提高串联型逆变器频率跟踪速度的研究

分析了串联型逆变器频率跟踪电路的电路参数对逆变器运行的稳定性和动态性能的影响,提出了一种简单实用的变带宽电荷泵锁相环逆变控制方法,对其稳定性和动态响应能力进行了理论分析和仿真验证.仿真结果显示,该方法可以大大提高逆变器频率跟踪速度,并且不会影响环路正常工作时的稳态误差和噪声抑制性能.     

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。     

A 2-MHz 2-kW voltage-source inverter for low-temperature plasmagenerators: implementation of fast switching with a third-order resonantcircuit

This paper presents a specially designed third-order resonant circuit intended to achieve fast switching operation for a voltage-source series-resonant inverter using four MOSFETs. The third-order resonant current superimposed on a sinusoidal load current helps to quickly charge or discharge the output capacitance of each MOSFET. This results not only in a reduction of the commutation period which is required to turn the MOSFET on and off, but also in an improvement of the displacement factor at the output of the inverter. Moreover, the third-order resonant circuit acts as a low-pass filter to suppress the parasitic oscillation between line inductance and stray capacitance. The viability and effectiveness of the third-order resonant circuit is verified by a 2 MHz 2 kW prototype inverter developed for a low-temperature plasma generator     

Development of the topology and analysis of the efficiency of voltage inverters on composite resonant switches

The paper deals with the effectiveness of composite resonant switches in a serial-parallel LCC tank of a voltage-source inverter (VSI). It has been shown that these circuits operate in the duplex mode of resonant switching, in which the main switches in the output circuit of the inverter have zero voltages and currents. The use of composite resonant switches of this type requires voltage control on the capacitor of the serial LC circuit, and there are three ways to solve this problem in a circuit. Therefore, three new variants of VSIs using composite resonant switches have been developed. The integration process of a composite resonant switch in the inverter structure is based on typical variants of VSIs with resonant commutation, which show a maximum efficiency reduction of dynamic energy loss. The effectiveness of the circuit is designed with additional power losses that accrue to the inverter via the auxiliary resonant circuit in mind. Analytical estimation of additional power losses is done by mathematical calculation of the envelope of the resonant inductor current amplitude continuously changing over the period of the inverter output frequency. It has been shown that the maximum efficiency is possessed by a circuit in which the resonant inductor is designed as a reactive component with two magnetically coupled windings.     

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。     

一种三相软开关逆变器的特性分析与仿真研究

阐述了一种基于交流谐振环节的三相PWM逆变器零电压转换(ZVT)拓扑电路的工作特性及其控制方法。在该ZVT软开关拓扑电路的基础上,深入研究了逆变器的换向过程,重点讨论了辅助谐振电路的工作特性及谐振电感换流过程,并针对辅助谐振电感反向恢复问题,提出了采用基于谐振电感电流反馈的谐振周期控制算法。仿真结果验证了理论研究的正确性,实现了所有功率开关器件的软开关动作而无反向恢复现象。     

基于软开关技术的级联式逆变器仿真研究

为解决目前级联式逆变器的开关器件均工作在硬开关状态而造成较高开关损耗的问题,提出了一种带有直流环节并联谐振型软开关辅助谐振电路的三相桥式逆变单元与2级H桥逆变单元相串联的混合级联逆变拓扑结构。主级逆变单元开关频率比副级逆变单元的开关频率高一个数量级,在保证逆变电路整体输出效果的前提下,软开关的加入有效地降低了逆变电路的开关损耗。利用Matlab/Simulink仿真软件对所提电路进行了仿真研究,并对仿真结果进行了傅里叶分析,证明了所提拓扑结构的正确性。     

一种电压型串联谐振逆变电路的仿真分析

为了深入了解且更好地使用电压型逆变电路,对两种电压型逆变电路进行了简要的描述,利用PSPICE软件对两种电路进行了基于实际负载的仿真分析.重点分析传统串联谐振逆变电路与用于负载匹配的串联谐振逆变电路的工作过程,比较它们的优缺点,并给出仿真结果.仿真结果在证明电路能够进行负载匹配的同时也为进一步研究此问题提供了依据.