新型单级Buck-Boost光伏逆变器研究

提出了一种新型单级Buck-Boost光伏逆变器的拓扑结构。该拓扑只需要五个功率开关和两个电力二极管,结构简单紧凑,无需直流分裂电容,开关频率低,通过占空比的调节,能在一个功率级内产生幅值高于或低于输入直流电压的交流电压,适用于AC模块。详细分析了所提逆变器的工作原理,并利用状态空间平均法建立了系统数学模型。利用串联谐振环节能实现所有开关的零电流开通和辅助开关的零电流关断,减小了开关损耗,提高了系统效率。采用SPWM控制方法,在Matlab/Simulink环境下建立了控制系统的仿真模型。仿真结果验证了该变换器的优点和SPWM控制方法的有效性。     

基于双绕组反激变压器的单级Buck-Boost逆变器

提出一种基于双绕组反激变压器的单级Buck-Boost逆变器。该逆变器仅使用三个开关器件,结构简单,可靠性高。由于只经过一级能量变换,损耗小,效率高,并且利用谐振环节实现所有开关的零电流开通(ZCS),减少了开关损耗,进一步提高了效率。基于能量平衡的原理,对所提逆变器采用SPWM控制方法,得到高质量的正弦电压。设计并实现了一台1 kW的原理样机,实验结果充分验证了所提逆变器的正确性和有效性。     

高频LLC隔离型双降压式光伏逆变器模块研究

提出一种基于无调节直流母线变换器概念的高频隔离型(HFT)光伏(PV)逆变器模块结构,该模块可任意并联输出或串联输出,以满足不同类型光伏逆变器并网发电的需求,无需工频变压器。同时给出一种结合LLC谐振直流变换器和双降压全桥逆变器的高频隔离型光伏逆变器,该模块具备高效、可靠、高功率密度等优点。LLC谐振变换器可保证逆变侧零电压开通(ZVS)及整流侧零电流关断(ZCS),保证高功率密度隔离,同时具备较高效率;双降压全桥式逆变器采用双正弦脉宽调制(SPWM)策略可解决过零点畸变问题,同时该逆变器可采用硬开关MOSFET,在拥有较高开关频率的同时具有较低的开关及导通损耗。最后搭建HFT双降压式光伏逆变器模块实验系统来验证所提结构的正确性和有效性。     

一种控制简单的谐振极型软开关逆变器

目前,多数的谐振极型软开关逆变器拓扑结构中都设置了辅助开关器件来控制谐振过程,其控制方式要比原来的硬开关逆变器复杂。此处提出了一种控制简单的谐振极型软开关逆变器,其拓扑结构中无功率开关器件,用正弦脉宽调制(SPWM)控制方式即可自然实现开关器件的零电流开关(ZCS)开通和零电压开关(ZVS)关断,而且通过拓扑结构中的储能元件,在死区时间内,输出相电流可以续流,降低了死区的影响,减小了输出相电流在低频时的畸变率。对其工作原理进行了分析,最后通过实验验证了原理的正确性。     

一种新型谐振极型软开关逆变器

提出了一种控制简单的谐振极型软开关逆变器。用硬开关逆变器的SPWM控制方式实现开关器件的零电流开通和零电压关断,且通过拓扑结构中的储能元件,在死区时间内输出相电流可以续流,减小了输出相电流在低频时的畸变率。最后通过仿真和试验,验证了原理的正确性。     

三相无变压器型H7光伏逆变器漏电流分析抑制

对于无变压器非隔离型光伏逆变器,其漏电流的大小与逆变器的调制策略有关。以三相无变压器非隔离型H7光伏逆变器为研究对象,针对传统正弦脉宽调制SPWM(sinusoidal pulse width modulation)直流电压利用率低的问题,采用线电压PWM控制的方法。通过开关之间的逻辑关系,提出一种改进型的线电压PWM控制方法,研究了H7光伏逆变器在SPWM、线电压PWM和改进型线电压PWM 3种控制方式下的漏电流及输出电压波形。最后,通过MATLAB仿真研究,验证了所提控制方法的正确性和可行性。     

基于CPDM功率控制高频谐振电源的研究

提出一种基于复合脉冲密度(Composite Pulse—Density—Modulation)功率控制的新型高频谐振电源．对逆变器进行复合脉冲密度控制，逆变器具有逆变和功率调节两个功能，并且始终工作在串联谐振状态，功率开关器件零电压(ZVS)开通，零电流(ZCS)关断。比单纯的PDM功率控制方式具有更高的功率控制精度，轻载情况下电流可保持连续，且正弦波形畸变小，谐波分量小。     

新型半桥电流源串联谐振软开关三电平逆变器及其控制

提出了一种新型半桥电流源型串联谐振零电流三电平逆变器.该逆变器由三电平桥臂、串联谐振槽、双副边高频隔离变压器、共发射极周波变换器及输出滤波电容组成,开关管电压应力为输入电压的一半,可实现全程零电流软开关.分析了系统开关与能量交换的过程,并对每个开关过程能量传递方式进行了讨论.根据四象限工作要求设计了逻辑组合驱动信号,实现了系统在阻性负载、感性负载、空载模式下的控制.在对电路详细分析的基础上,已经制作样机一台,并通过实验验证了理论分析的正确性.     

电流滞环控制级联型逆变器的矢量控制

为寻求更适合的级联型逆变器的调制方法,研究了电流滞环控制级联型逆变器的矢量控制。该法采用与单极性正弦脉宽调制(简称SPWM调制)相似的单极性电流滞环控制,控制脉冲产生简单。电流滞环控制时采用动态调整滞环宽度实现开关频率恒定,可用类似相移SPWM脉冲产生方式来实现电流滞环控制时H桥级联型逆变器一相多H桥移相控制脉冲的产生;电流滞环控制的级联型逆变器按转子磁场定向矢量系统采用转子闭环,磁甸开环控制。最后仿真与实验结果验证了所提方法正确,逆变器转速外环跟踪性快速,矢量系统动静态性能良好。     

双向开关辅助换流的并联谐振直流环节逆变器

为提高逆变器的效率,提出一种新型并联谐振直流环节软开关逆变器的拓扑结构。直流环节电压可以周期性下降到零,使逆变器的主开关完成零电压切换,同时辅助开关也实现了零电压开关或零电流开关。此外,辅助谐振电路中有2个辅助开关相串联,构成了双向开关。控制该双向开关的通断可以调节逆变器直流环节的零电压持续时间,以方便应用各种灵活的脉宽调制策略。依据不同工作模式下的等效电路图,分析电路的工作原理,给出设计规则,建立辅助谐振电路中各器件的功率损耗和分压电容的电压变化量的数学模型。制作了1台功率为3k W的实验样机,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。因此该软开关逆变器可以有效降低开关损耗。     

Z源光伏逆变器中感性负载的改进控制方法

简单z源逆变器的控制方法通过在普通SPWM零状态中插入固定直通占空比来获得.该方法虽然实现简单,但是在感性负载情况下,由于换向过程中无法提供续流通道,给输出电压和电流造成严重的崎变.基于产生崎变的机理,提出了一种改进的SPWM控制方法.该方法在换向时提供续流通道,不仅消除由于感性负载引起的输出交流波形的崎变,而且减少了...     

有源中点箝位式(ANPC)五电平逆变器调制方法和飞跨电容电压控制策略研究

分析了ANPC型五电平逆变器开关状态和输出电平的关系,并提出单周期SPWM调制方法。该调制方法在一个开关周期内实现有效电平且包含飞跨电容充电、放电两个状态。针对控制飞跨电容电压的问题,提出了在调制策略中增加充电因子,通过检测飞跨电容电压和实时调节充电因子实现飞跨电容电压闭环可控。最后对单周期SPWM调制方法和飞跨电容电压控制策略进行了仿真和实验,验证了其正确性。     

A highly efficient single‐phase sine‐wave inverter with single‐switch high‐frequency modulation

This paper presents a highly efficient single‐phase sine‐wave inverter with single‐switch high‐frequency modulation. In this topology, a control circuit is connected at the lower arm of a full‐bridge inverter to control the output voltage across the full‐bridge inverter. The switch at the lower arm of the full‐bridge inverter controls the output voltage of the full‐bridge inverter by increasing or reducing the voltage level at the lower arm of the inverter. This switch of lower arm is controlled by a high‐frequency sinusoidal pulse width modulation (SPWM) switching signal, while the power switches of the full‐bridge inverter operate with a square‐wave switching signal at the line frequency to unfold DC–AC inversion, thus producing a sinusoidal voltage at the load. Both computer simulation and experiment are carried out to verify the performance of the proposed topology. Experimental results from a 1000‐W laboratory prototype are presented to testify and validate the analysis, design, and performance of the proposed topology. The results show that the proposed topology has nearly sinusoidal output voltage and current waveforms with a total harmonics distortion of less than 5%. © 2017 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

单极性弱倍频SPWM逆变器控制技术

单极性倍频正弦脉宽调制(sinusoidal pulse width modulation,SPWM)驱动波半周内的矩形脉冲数为偶数(倍数)。该驱动方法在输出电压波形对应基波电压峰值的部分有一个最小的关断脉冲,当系统高功率因数时,会产生很大的损耗。针对这一问题,考虑取消在输出电压波形对应基波电压峰值处的最小关断脉冲,使驱动波半周内的矩形脉冲数为奇数,形成单极性弱倍频SPWM控制的新方法。根据现有的SPWM控制方法,建立了逆变器仿真模型,分析了单极性弱倍频控制下逆变器输出电压的谐波含量和开关器件的损耗。在理论和仿真分析的基础上搭建了硬件平台,实验验证该方法相比单极性倍频SPWM在保持谐波总含量基本不变的情况下,降低了开关损耗。实验的结果表明在新的控制方式下逆变器效率提升1.6%~2.0%。     

考虑死区效应单相逆变器开关频率分析

针对逆变器死区效应引起的输出波形畸变问题,以单相电压型双极性SPWM逆变器为研究对象,提出一种以输出电压THD值最小为指标的选取逆变器开关频率的方法。首先,利用双重傅里叶变换和贝塞尔函数,推导了考虑死区效应情况下输出SPWM的傅里叶级数展开式。通过对输出SPWM电压进行频谱分析,研究了THD值和不同开关频率的关系。经研究发现,存在最优开关频率使得输出电压的THD值最小。其次,采用分段线性拉格朗日插值法,拟合不同死区时间选取最优开关频率的公式。最后,以TMS320F28335为控制芯片,搭建了单相双极性全桥逆变器试验样机,验证了理论分析与所提方法的有效性。实验结果表明,所提出的逆变器开关频率选取方法在减小输出电压THD的同时,减小了开关损耗,提高了直流侧电压利用率。     

一种新型移相全桥高频正弦波逆变器的研究

提出了一种高频正弦波逆变器的新型控制方式。该方式采用移相全桥拓扑，利用集成控制芯片ML4818的功能，以及对次级循环换流器的解调制，得到输出SPWM电压波形。给出了正弦波逆变器的主电路结构，分析了控制电路及电压前馈的工作原理。实验结果表明，该逆变器具有控制方式简单、输入电压范围宽及效率比较高等优点。     

双极性移相控制矩阵式高频链逆变器的研究

针对双向高频逆变器固有的电压冲击和开关损耗问题,采用一种双极性移相控制策略：前级H桥逆变器将直流电压调制成高频矩形波,然后由矩阵变换器解调成双极性SPWM波,经输出滤波后得到正弦波电压。在稳态下,用分析Buck变换器外特性的方法来分析单相矩阵式高频链逆变器的外部特性。通过软件仿真验证了此控制策略的正确性。     

电能表检验台用标准电源新型逆变器

将新型逆变器应用于电能表检验台用标准电源设计以克服传统线性功放电路的缺点,提出一种由上、下两对称的Cuk变换器基本单元和双向开关组成的逆变器,并且在直流电源端并联大电容以提高逆变器感性驱动能力.逆变器采用正弦脉冲宽度调制(SPWM)技术,调制率取以0.5为中心;使用锁相技术对调制信号频率进行精确锁相并应用输出滤波电容器电流反馈内环和输出电压反馈外环构成输出电压双重反馈.分析和测试表明,该逆变器输出波形实现了平滑过零,波形失真度得到有效控制,输出电压频率、幅值稳定度较为理想.可达到电能表检验台装置对电压源的相应要求.     

死区对开环和闭环控制SPWM逆变器输出基波电压的影响

在SPWM逆变器中,为防止同一桥臂的上下两个开关器件产生直通,必须将驱动信号注入若干微秒的死区时间,这会使逆变器输出电压产生谐波电压。通过对基于瞬时输出电压反馈控制的SPWM逆变器死区效应造成的谐波电压的分析,建立了死区效应时SPWM逆变器控制模型,研究了逆变桥臂控制信号死区时间对开环与闭环控制SPWM逆变器输出基波电压的影响。分析结果表明,对于开环控制的SPWM逆变器,随着死区时间增加,逆变器输出基波电压有效值降低,输出电压谐波分量显著增加;对于单电压闭环控制的SPWM逆变器,死区时间对逆变器输出基波电压的影响与负载有关。通过仿真研究验证了理论分析的正确性。