双Buck半桥逆变器研究

本文分析了一种新的正弦波逆变器，即双Buck半桥逆变器的原理．分析其工作过程，并给出仿真和实验结果。     

一种双Buck全桥逆变器的研究

结合传统的全桥逆变和双Buck半桥逆变器,研究了一种双Buck全桥逆变器,分析了其工作原理及控制策略。该逆变器采用滞环电流控制方式,使其处于电流半周期工作,不仅具有双Buck逆变器无桥臂直通、无开关器件体二极管反向恢复、可靠性高等特点,也克服了其输入直流电压利用率低的缺点,仿真与实验结果验证了其正确性与可靠性。     

全桥逆变器双Buck型调制的研究

提出了对全桥逆变器进行双Buck型调制的方法.该调制模式不增加拓扑结构复杂程度,保留了双降压半桥逆变器(DBHBI)无桥臂直通的优点,克服了直流电压利用率低等缺点.采用电流瞬时值反馈SPWM控制策略,给出了该双Buck型调制工作的原理,分析了其实现方法,通过仿真和实验验证了系统的正确性.     

SPWM控制技术在双Buck逆变器中的应用

以研制用于新型航空地面电源的逆变器为对象,研究了双降压式半桥逆变电路(Dual Buck Inverter,简称DBI)加双极性正弦脉宽调制(SPWM)控制技术;详细分析了双降压式半桥逆变器与全桥逆变器相比的优点和双降压式半桥逆变器的工作模式,以及与电流滞环控制相比双极性SPWM技术运用在大功率逆变器的好处;最后介绍了输出115V/400Hz/10kW的实验样机;给出了逆变器的仿真结果和实验数据,证明了该方案实现大功率逆变器的可行性。     

升压型双输出直流变换器

分析了半桥逆变器、双Buck逆变器、三电平逆变器等具有直流侧分压电容拓扑结构的共性缺点,在高升压比直流变换器的基础上提出一种升压型双输出直流变换器.给出了该拓扑的均压控制策略,通过实验验证了控制策略的有效性.所提出的拓扑与双Buck逆变器以及三电平半桥逆变器构成新型升压逆变器,解决了分压电容结构的中性点漂移问题.搭建样机对两种新型升压逆变器进行了验证,其结果证明了拓扑的正确性.     

双Buck逆变器的SPWM控制

SPWM控制属于恒频线性控制,方法简单有效,广泛应用于逆变器控制系统。而双Buck逆变器具有抗桥臂直通,可靠性高等优点。给出的Saber仿真和实验结果证明,将SPWM控制应用于双Buck逆变器具有良好的稳态和动态性能。     

两级式高频环节单相逆变器建模及稳定性分析

基于PWM开关模型,提出了单相高频环节逆变器尤其是后级单相逆变器建模方法。介绍了相关建模思想、建模流程及方法,并给出半桥双Buck逆变器建模结果验证,并将该方法推广至半桥逆变器。在此基础上,提取了半桥逆变器环路增益及输入阻抗模型,进而研究单相逆变器子系统及级联系统稳定性。最后指出目前该方法的局限性及未来有待完成的工作。     

五电平双降压式半桥逆变器

以双Buck电路为基本单元构建多电平逆变器,提出新颖的五电平双降压式半桥逆变器。该拓扑结构不同于传统飞跨电容型、二极管箝位型或级联型多电平逆变器,它保留了双Buck逆变器无桥臂直通、无体二极管反向恢复问题的优点和电流半周期工作模式。与传统桥式多电平逆变器相比,钳位电路得到简化,电路复杂度降低,无桥臂直通隐患,系统稳定性提高。理论分析、仿真和实验结果均表明该逆变器性能优异,同时实现了高效率和小的滤波器体积重量。     

五电平双降压式全桥逆变器

该逆变器是在两电平双降压半桥逆变器基础上改进得到的,它保留了双Buck逆变器无桥臂直通、无体二极管反向恢复问题的优点和半周期工作模式,是一种和传统的飞跨电容型、二极管钳位型或级联型都不相同的多电平逆变器.同传统多电平逆变器相比,电路复杂性和器件数量降低,控制简单易实现,无桥臂直通隐患.理论分析和实验结果均表明了该逆变器的优异性能,同时实现了高效率和小的滤波器体积重量.     

电流型控制半桥逆变器直流分压电容电压偏差前馈控制技术

电流型控制半桥逆变器直流分压电容电压存在偏差,电容中点的电压偏移容易导致系统失控。文中分析了电流型控制半桥逆变器分压电容不均压产生的原因,并给出了电容中点电压偏移的理论值;针对电压电流双闭环瞬时值控制半桥逆变器,提出了电容电压偏差前馈控制方案。仿真和实验结果验证了采用该技术后,分压电容的直流偏差被消除,半桥逆变电路在各种情况下都可以正常工作。该方法为电流型控制半桥逆变电路的实用创造了条件,同样可应用于电流型控制半桥直／直变换器和直／交变换器。     

半周工作单极性双降压式半桥逆变器

提出了一种新颖的单极性双降压式半桥逆变器。该逆变器是在双Buck逆变器基础上增加2个续流桥臂得到,桥臂输出不再是传统半桥型逆变器的两电平双极性调制波,而是直流电压利用率高、谐波含量小的三电平单极性调制波,仅在电感电流较小如过零换向时保留少量双极性调制以维持输出电压波形,因而滤波器体积重量得以减小。由于器件开关损耗和滤波器损耗的降低,单极性双降压半桥逆变器相对双降压式半桥逆变器而言整机效率并没有降低。     

三电平双降压式半桥逆变器

该逆变器保留了两电平双降压式半桥逆变器无桥臂直通和高频高效率运行的优点.同时,相对于两电平的结构,其开关管的电压应力得到了降低,桥臂输出电压波形的谐波也得到了改善.分析了三电平双降压式半桥逆变器的电路工作原理,提出了一种实现三态运行的电流滞环控制策略,该控制策略实现了电路的半周期运行模式.最后对1 kVA的原理样机进行实验,实验结果验证了该三电平双降压式半桥逆变器具有优良的性能.     

滞环电流控制型双BUCK逆变器

研究了一种新颖的双BUCK逆变电路(DBI).该逆变电路克服了传统逆变器的直通问题,功率开关管和功率二极管可以分别得到最优设计.采用滞环电流控制的双BUCK逆变电路(HCDBI),消除了采用斜坡交截SPWM控制的DBI正常工作所必需的偏置电流,进一步提高了效率;且具有优良的动态性能.试验证明HCDBI可实现较高的效率和开关频率,稳态和瞬态性能比传统逆变电路都有很大的提高,具有广泛的应用前景.     

双降压式全桥逆变器

为避免桥臂功率管直通问题和提高输入直流电压利用率,在全桥逆变器和双降压式半桥逆变器的基础上,提出了双降压式全桥逆变器(dual buck full-bridge inverter,DBFBI),该逆变器具有无桥臂直通、输入直流电压利用率高、效率高、续流二极管可优化选取等优点。半周期调制方式减小了功率管的开关损耗及导通损耗,分析了半周期调制方式下电路的工作模态,给出了电感电流连续与断续时输入输出电压关系。设计了采用滞环电流控制的双降压式全桥逆变器系统,通过控制逻辑设计使之实现了半周期运行模式。仿真和实验结果证明该逆变器具有高质量的输出电压波形和良好的动态响应特性。     

全数字控制无变压器式单相光伏并网逆变器

研究了一种两级式非隔离式光伏并网方案,前级采用交错并联双Boost电路,后级使用半桥逆变器。分析了无变压器式逆变器的剩余电流问题及半桥逆变器抑制剩余电流的机制。给出了Boost电感和逆变电感关键参数的设计方法。给出了数字方法实现的两级电路复合控制策略及实现方法。重点分析并提出了单定时器交错并联驱动生成策略。试验验证了控制方法的有效性和可行性。     

高效率五电平双降压式全桥并网逆变器

为提高并网逆变器的变换效率,提出一种新颖的五电平双降压式全桥并网逆变器,它由三电平双降压式全桥拓扑、输入分压电容和钳位支路组合得到。其滤波电感和开关器件的电压阶梯仅为输入电压的一半,故磁性元件体积小、质量轻,且每个开关周期仅有一个开关管高频动作,降低了开关损耗。分析了该拓扑的工作原理和调制策略,并分别搭建五电平和三电平双降压式全桥并网逆变器实验样机进行效率比较。实验结果表明,所提五电平拓扑的欧洲效率较三电平拓扑高出0.5%。由三电平双降压式半桥拓扑与两电平桥臂组合,提出另外2种五电平双降压式全桥并网逆变器拓扑。最后对提出的3种拓扑的损耗和成本进行了详细的分析和对比。     

三电平双降压式全桥逆变器

提出了一种新颖的三电平双降压式全桥逆变器。该逆变器是在两电平双降压半桥逆变器基础上改进得到,保留了双Buck逆变器无桥臂直通、无体二极管反向恢复问题的优点和半周期工作模式,又克服了其缺点：器件耐压要求减半,更适合高压的输出场合;其桥臂输出不再是传统半桥型逆变器的两电平双极性调制波,而是直流电压利用率高、谐波含量小的三电平单极性调制波;其输入侧不再像半桥型逆变器那样需要2个大电容进行分压。该逆变器是一种高效高可靠且体积小的性能优异的逆变器。试验验证了以上分析的正确性。     

电流滞环控制半桥双降压式逆变器输出滤波器设计

电流滞环控制具有易于实现、快速的动态响应和无条件稳定等优点，但该控制方法使逆变器的开关频率不固定，造成逆变器输出滤波器设计困难，因此很少有文献提及此种滤波器的设计方法。该文研究了一种基于电流滞环控制的半桥双降压式逆变器输出滤波器的设计方法。该方法从短路特性和稳压精度两方面阐述了如何最优选取滤波电感，从谐振频率和无功补偿两方面阐述了如何最优选取滤波电容。研制了一台500W的原理样机，通过实验验证了该设计方法设计的滤波器具有良好的滤波性能，使逆变器取得了精确的稳压精度和较高的效率。