三相大功率无源软开关逆变装置及其性能评价

为了提高逆变器的转换效率,提出了一种新型的无源软开关逆变器的拓扑结构。在电路中采用紧密耦合在同一铁心上的电感来回馈能量。同时该耦合电感也作为零电流开通电感,另外利用谐振电感和谐振电容的谐振来实现零电压关断。该无源软开关逆变器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。给出了不同工作模式下的等效电路图。相应的电路解析和回路的参数设计方法,制作了一台驱动永磁同步电机的14kW逆变器装置。实验结果验证了该软开关逆变器的有效性。     

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。     

开关器件承受电压不高于直流电源电压的无源谐振极逆变器

为提高逆变器转换效率,提出了一种主开关承受电压不高于直流电源电压的无辅助开关的谐振极逆变器。与硬开关逆变器相比,该软开关逆变器通过增加由少量无源器件组成的谐振电路,能使开关器件在开通瞬间完成零电流开通,在关断瞬间完成零电压关断。此外,该谐振极逆变器在死区时间内输出相电流可通过辅助电路续流,有利于减小低输出频率下的相电流畸变率。依据不同工作模式下的等效电路图,分析工作原理,说明了软开关实现条件,完成了辅助电路功耗的理论分析,并给出了参数设计过程。制作一台10k W的三相实验样机,实验结果表明逆变器的开关器件实现了软开关,而且输出相电流在低频下无畸变。因此,该软开关逆变器具有开关损耗低和输出电流畸变率低的优点。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

基于电流矢量的三电平逆变器死区和管压降补偿策略

在电机控制过程中,死区和管压降的存在导致逆变器输出波形畸变。为了消除电压和电流的畸变,死区和管压降补偿是必要的。本文给出了一种简洁高效的三电平电压型逆变器死区补偿方法,用以改善电机的输出波形,详细分析了死区产生机理,利用电流矢量对死区进行准确补偿。根据PWM状态和电流矢量的位置分析功率器件压降的变化,结合电流方向进行补偿。最后基于F2812DSP芯片的三电平逆变器实验平台对该方法进行了开环和闭环实验研究,验证了理论分析的正确性和实际可行性。     

并网逆变器死区效应消去补偿方法研究

针对并网逆变器死区效应问题,在充分分析并网逆变器工作特点及零电流箝位现象的基础上,提出了一种新颖的逆变器死区效应消去补偿方法。该方法在非过零区域依据并网电流的方向选择有效开关管,屏蔽无效开关,在过零区域根据并网电流的大小进行前馈补偿。与传统死区消去和补偿方法相比,该方法充分考虑了零电流箝位现象,能够更好地抑制电流过零处逆变器输出电压波形畸变,有效消除了死区效应的影响,降低输出电压谐波含量,从而改善并网电流质量。利用Matlab/Simulink仿真软件进行了仿真验证,仿真结果证明了逆变器死区效应消去补偿方法的有效性和正确性。     

死区对电压型逆变器输出误差的影响及其补偿

针对电压型逆变器的死区效应,分析了死区对逆变器输出电压谐波和电流的影响,提出一种基于功率导通时间实时检测的死区补偿和电机相电压检测方法.为避免电流过零点的直接检测或间接预估,设计硬件电路直接检测功率管的导通时间,得到逆变器的实际死区时间,并在软件中进行补偿,同时得到电机实际的相电压.采用该方法得到的死区时间反映了开关器件导通和关断时间受结温和导通电流影响的特性,最后对上述方法进行了实验验证.     

三相逆变器无死区最优矢量控制研究

目前死区时间补偿、减少死区时间和无死区控制是关于三相逆变器中死区影响的主要研究方向。在分析了多种死区控制策略局限性的基础上,提出了一种新型基于免疫算法的逆变器无死区优化算法。该方法的创新之处是采用的SVPWM划分扇区和优化无死区控制方案,不需要精确的电流极性检测装置。对新控制策略进行大量仿真研究,仿真结果证明该算法所产生最优SVPWM控制序列与常规控制策略相比不仅无需设置死区时间,还能明显减小逆变器输出波形的总谐波畸变率和提高输出电压基波幅值。     

电压源逆变器死区效应的分析和补偿

针对三相电压源逆变电路同一桥臂2个开关器件之间存在短暂死区时间td的问题,通过说明逆变电路死区效应产生机理及对逆变器输出电压进行傅立叶分析,发现td对逆变器输出的电流在幅值和相位上产生偏差,导致系统供电性能下降。为此,提出死区补偿方法,并根据死区补偿方法的原理,建立近似的死区补偿电路图,描述死区补偿方法工作过程。通过仿真分析,死区补偿方法产生的波形与理想波形一致,无误差畸变,且死区补偿方法的现场实际应用情况良好。     

基于傅立叶分析的三相SPWM逆变器死区效应与补偿研究

为了减少逆变器输出波形所含的谐波分量,降低二极管钳位型三电平逆变器的死区效应对输出电压基波和低次谐波的影响,提出了适用于二极管钳位型三电平逆变器的死区补偿方法。利用傅立叶变换分析了三相SPWM逆变器死区时间影响输出波形谐波分量的机理,在载波的开始和中间分别采样输出电流,根据检测到的输出电流方向调整功率器件的开关动作时刻,最终使得输出电压波形与理论波形一致,达到良好的补偿效果。该方法能有效减小输出谐波含量,并恢复由死区效应引起的有效值损失。通过Matlab仿真,验证了方法的可行性。     

高频LLC感应加热电源及降低开关损耗策略研究

该文针对高频感应加热电源迅速发展的现状,通过对LC谐振回路特点进行简要分析,并结合电源结构特点进行讨论高频电源的特点及出现的问题。在此基础上,采用LLC谐振回路作为负载谐振拓扑。根据其工作特点采用输出电压和电容电压相位角作为锁相控制变量,同时为解决某些负载下LLC电源开关角度较大的问题,提出一种LLLC谐振回路,该方案通过加入的电感可以很好地降低开关角度,提高电源效率。最后根据给出理论结果完成实验,得到令人满意的效果。     

零电流开关电流源谐振逆变器拓扑和参数计算

本文提出了一种电流源输出的LCC串并联谐振型逆变器（LCC－SPRI）主电路。逆变器能在负载阻抗较大幅度变化时保持输出电流基本恒定,槽路电流与负载电流相当,并能实现逆变开关零电流开通和关断。文章给出了槽路参数的设计方法及计算机仿真和实验室实验结果。     

基于重复控制的SPWM逆变电源死区效应补偿技术

在SPWM逆变器中,为防止同一桥臂的上下管直通现象,必须注入一定的死区时间,死区会导致逆变器的输出波形畸变,即死区效应.在分析了死区时间对单相SPWM逆变器输出波形特性的影响的基础上,提出了一种基于重复控制的死区补偿控制策略,该控制方法可有效地改善输出电压的波形畸变,并在一台单相400Hz、5.5kW装置上进行了详细的实验验证,实验结果表明了该补偿策略的有效性和实用性.