连续型开关升压逆变器及其控制策略研究

传统的升压逆变器由于升压电路应用的无源元件较多,控制信号需要死区插入等缺陷,限制了其应用范围。现有的Z/q-Z源逆变器虽然能够解决死区插入引起的输出畸变问题,但其电流不连续,前端升压电路较复杂,不适合应用于需要持续输出的系统。开关型升压逆变器前端升压电路简单,但其电压增益却不如Z/q-Z源逆变器。此处使用一种新型高增益连续型开关升压逆变器,在保证高电压增益,消除死区影响的同时,简化了前端升压电路的结构,减少了无源元件的数量,并通过电感的续流作用使得系统的输入电流保持连续。这里对该系统的工作原理和调制方法进行了分析,并通过仿真及实验对其可行性进行了验证。     

三相连续型开关升压逆变器拓扑研究

对于现有的Z/q-Z源逆变器,其前端升压电路比较复杂,母线电流不连续等缺陷限制了它的应用,虽然目前已经提出了一些改进型的拓扑结构,但并不能完全解决其缺陷。鉴于此,提出了一种三相连续型开关升压逆变器,在保留Z/q-Z源逆变器优点的同时使用了更简洁的阻抗网络,获得了更高的电压增益。同时,用小信号模型研究了系统的动态特性,并用根轨迹分析了系统的稳定性。最后,仿真和实验验证了其可行性。     

3开关单级升压降压逆变器研究

针对于小型分布式发电机输入源变化范围较大的问题,提出一种3开关单级单相升压降压逆变器拓扑结构。该逆变器能够满足宽输入电压范围下的独立负载运行和并网发电运行,且具有器件最少、控制简单和效率高等优点。通过对该逆变器各个工作模式下的等效电路和数学建模进行分析,比较了断续导电模式(DCM)和连续导电模式(CCM)的区别,推导给出了DCM下的交流小信号模型,提出了闭环SPWM调制策略。最后通过仿真和实验验证表明,该新型逆变器拓扑能够实现直流输入电压从50 V到300 V的独立负载运行和并网运行,且输出电流波形满足并网要求,整机效率达到90%以上。     

改进型开关电感准Z源逆变器

提出了一种改进型开关电感（SL）准Z源逆变器拓扑,用自举电容代替已有的SLⅠ型准Z源拓扑中传统SL的一个二极管。选用SVPWM最大恒定升压调制策略实现对逆变器的控制,在相同直通比情况下,大大提高了直流链电压增益,尤其是在直通比〈0.2时提升的效果明显。这样就给了调制度很大的取值空间,从而保证了逆变输出的电压质量,可以适应光伏、燃料电池等电压大范围波动的场合对维持逆变器直流侧电压恒定的需要。经仿真和试验,结果证明了改进型拓扑的可行性。     

改进型开关电感准Z源逆变器

为克服传统 Z 源逆变器的不足,提出了一种改进型开关电感准 Z 源逆变器,用自举电容代替了传统开关电感中的一个二极管。与前人提出的拓扑相比,改进型拓扑不但提高了升压能力,保证了输出波形的质量,而且使电容及开关器件的电压应力得到了降低,同时也减小了电感电流的脉动。对改进型拓扑结构进行了理论分析,仿真及实验结果验证了该拓扑的可行性。     

改进型逆变器无效开关死区消除方法

在分析死区效应和传统无效开关死区消除方法的基础上,提出了一种改进型的无效开关死区消除方法。该方法通过检测反并联二极管的导通状态,对输出电流过零区域进行了精确划分,进而改善了传统无效开关死区消除方法因阈值模糊而误补偿带来的不良影响。通过仿真和试验验证了该无效开关死区消除方法的可行性。     

Z源逆变器的改进型最大恒定升压调制策略

传统Z源逆变器最大恒定升压控制策略能够在任意给定调制比下获得最大的电压增益,电感中不合有与输出频率有关的电流纹波.针对该升压控制策略导致开关频率增倍,而且需要额外的数字逻辑器件辅助实现的问题,提出一种改进型最大恒定升压控制策略,在SVPWM的基础上,通过调整同桥臂的开关管开通、关闭时刻,实现直通的插入.与传统最大恒定升...     

准开关升压逆变器的多模态组合控制

准开关升压逆变器由有源开关升压单元和逆变桥单元两部分组成,包含多个全控型开关,开关器件的通断组合可以构成不同的工作模态。通过控制工作模态的先后次序和持续时间,可以得到不同的输出效果,给准开关升压逆变器的控制带来很多可能性。为了全面掌握准开关升压逆变器的控制策略,该文首先根据开关的通断状态得到单相准开关升压逆变器的4种工作模态;然后,通过不同工作模态的有效组合,推导出准开关升压逆变器所有可能的控制方式,包括2种两模态控制、3种三模态控制和1种四模态控制。然后,比较不同的控制方式下准开关升压逆变器的工作性能,将准开关升压逆变器的三模态2、3与两模态1进行了详细地对比分析。最后,开展仿真与实验验证,验证该文提出的电力电子变换器多模态组合控制的可行性。     

不均匀升压的七电平开关电容逆变器

新能源接入电网需要更可靠的逆变器,针对现有多电平逆变器存在拓扑结构复杂和功率器件电压应力高等问题,提出一种不均匀升压的7电平开关电容逆变器。该拓扑结构由双电容开关模块和全桥电路组成,以较少的器件数量和低电压应力实现两倍增益的7电平输出。采用最近电平逼近法和基频调制策略控制开关管的导通顺序,实现电容与电压源的串并联。拓扑结构简单、开关损耗和电压纹波小,且满足电容电压自平衡和不均匀升压功能,极大地降低了电压谐波的畸变率,提高逆变器转化效率。最后对逆变器拓扑结构的工作原理、调制策略和电路参数进行了理论分析,并通过仿真和实验验证了该拓扑结构的可行性与有效性。     

改进型Dual-Buck逆变器

在逆变系统中,电路运行的可靠性是拓扑设计需要考虑的主要指标之一。在电路工作过程中,例如直通或者反向恢复过慢等问题会直接影响一个电路工作的可靠性。Dual-Buck逆变器能够在不加死区保护的情况下解决以上的问题。但是较低的电感利用率使得整个系统的体积和重量增大。首先总结了几种传统的Dual-Buck电路拓扑以及一种单电感结构的Dual-Buck逆变器。然后提出了能够改善基于MOSFET逆变器可靠性的方法。新型的方法在保留传统Dual-Buck逆变器高可靠性的基础上解决了电感利用率低的问题,而且相比于之前的单电感Dual-Buck逆变器损耗更小,控制复杂度更低,具有较为实际的应用价值。最后,仿真和实验结果验证了理论分析的正确性。     

基于开关电容的单电源升压型多电平逆变器

通过开关电容技术与非对称级联H桥的有机结合,提出一种具有升压能力的单电源多电平逆变器。分别在两个级联H桥的直流侧嵌入1个低压和1个高压开关电容单元,该逆变器使用4个电容器便可产生17种电平输出。在2个级联H桥之间添加一个双向开关,实现了两个开关电容单元同时由一个直流电源供电。由于输出电平数多,该逆变器在低频调制下便可减少输出电压的谐波含量和系统的开关损耗。此外,电容器在1个输出电压周期内多次被直流电源充电,使其电压自动实现平衡。文中采用最近电平逼近法对该逆变器进行调制,并对输出电压谐波和电容电压纹波进行详细分析,最后通过实验验证该逆变电路的可行性和理论分析的正确性。     

改进型Z源逆变器

针对传统Z源逆变器的直流升压因子较小、启动冲击严重、直流侧的电压利用率较低等缺点,提出了一种改进型的Z源逆变器拓扑.在传统拓扑中加入一个电感和一个全控开关,提高了直流升压因子,利用该电感上的电流不能突变的特性,使得启动时阻抗网络上的电容的冲击电流大幅减小,从而不需要采用软启动策略;同时该拓扑还保证了输入电流连续,减小了...     

改进型Z源逆变器

针对传统Z源逆变器电路体积庞大、起动冲击较为严重、输入电流断续、直流侧电压利用率低等方面的不足,提出一种改进型Z源逆变器拓扑。该拓扑相对于传统Z源逆变器而言,减少了阻抗网络中高压电容的数量,从而减小了电路的体积及设计成本。同时。该拓扑不存在起动冲击问题,从而不需要采用软起动策略,也保证了输入电流连续,减小了对直流源使用寿命的影响,提高了直流侧电压利用率。在理论研究的基础上,基于简单升压控制下的仿真结果验证了该拓扑的正确性与优越性。     

耦合电感单级升压逆变器

传统的两级式升压变换器通常由Boost变换器作为前级,以提升输入电压至合适的母线电压,防止输入电压较低时无法输出所需的交流电压。当升压比要求很高时,Boost变换器的占空比就会接近极限,过大的占空比会恶化Boost变换器的二极管反向恢复问题,增加开关管的开关损耗,降低效率。提出一种新型单级升压逆变器,在典型三相桥前加入包括耦合电感在内的无源网络,通过对耦合电感的设计和逆变桥直通时间的控制,可以使逆变器在直流输入电压较低时仍实现中间母线电压幅值的较大提升,输出稳定的交流电压。理论分析和实验结果表明该单级升压逆变器具有良好的性能。     

改进型Quasi-Z源逆变器

传统Quasi-Z源逆变器通过直通零矢量实现单级升降压,但随着输出电压的升高,电容电压越来越大,增加了对器件的要求.提出两种改进型Quasi-Z源逆变器拓扑,在保留传统Quasi-Z源逆变器优点的同时,具有以下特点:有效降低电容电压峰值及稳态电压;有效降低电路启动时电感电流峰值;有效降低器件要求,提高了系统可靠性.在理论研究的基础上,通过仿真结果验证了改进型Quasi-Z源逆变器的正确性和优越性.     

新型单级可升压逆变器

提出了一种新型单级可升压逆变器拓扑,利用逆变桥的直通零矢量与耦合电感储能及转移升压技术,实现了逆变器直流母线电压的升压调节,仅使用一级变换电路,消除了传统电压源型逆变器的局限,适合于输入电压较大范围变化,输出恒压的逆变场合.以应用于风力发电系统中功率变换的新型单级可升压三相逆变器为例,详细阐述其工作机理,并通过仿真和实...     

全数字升压逆变器设计

介绍用ADMC331 DSP为控制核心的升压型逆变器的设计与实现，阐述了逆变器的总体构成和PWM信号的产生，实践证明该系统有很好的运行性能和实用价值。     

可升压自然软开关DC/AC逆变器电压控制特性分析

提出三相逆变器线电压调制度概念,避开了相电压的零序分量对传统相电压调制度的影响,更有利于从伏秒面积相等的概念出发理解脉宽调制的本质.指出无论采用何种调制模式,如果在线性调制范围内要获得幅值高于给定输入直流电压的三相对称正弦波输出交流电压,必须增加一级直流环节的升压电路.以此为基础,提出了一种特殊的升压电路拓扑,介绍了该电路的基本工作原理,详细分析了该拓扑特有的控制方案和升压特性,为该拓扑在不同工作场合工作模式的正确选择打下坚实的理论基础.实验证明新型拓扑具有良好的工作特性.     

一种基于开关电容的单电源升压型六电平逆变器

针对现有开关电容型多电平逆变器存在拓扑结构复杂、器件数量较多、电容电压不平衡以及电压应力较大等缺点,提出一种新型的基于开关电容的六电平逆变器。该电路拓扑由6个功率开关、1个直流电压源和3个电容组成,可以产生2.5倍升压增益的六电平输出电压。此外,由于电容由输入直流电压源直接充电至固定电压,因此电容电压能够实现自动平衡。对所提逆变器的工作原理、PWM调制策略以及电路参数等方面进行详细分析,同时还对该逆变器与现有多电平逆变器进行了对比研究。最后采用Matlab软件建立了仿真模型,仿真结果验证了所提电路的有效性和可行性。     

一种改进型多单元开关电感升压变换器的自适应电流控制方法

相对传统多单元开关电感升压变换器,改进型多单元开关电感升压变换器(improved multi-cell switched-inductor boost converter,InSL-Boost)在不增加器件的前提下,能够获得更高的电压增益以及更低的功耗损失而被广泛应用。针对该变换器,一般采用传统电流型控制策略,然而,当负载多变或未知时有可能引起控制失稳等问题。对此,采用一种自适应电流模式控制方法对其进行调节,使用该控制方法能够更准确、及时地应对负载的扰动。同时,对采用自适应电流模式控制方法的控制器进行设计,并进行了仿真和实验验证。结果表明,所提出的自适应电流模式控制策略更适合改进型多单元开关电感升压变换器的负载变化情况,同时也验证了所提出的控制方法在负载扰动下的有效性。