单极性移相控制高频脉冲交流环节逆变器研究

本文深入分析研究了高频脉冲交流环节逆变器稳态原理特性与单极性移相控制策略。采用状态空间平均法建立了逆变器平均模型．获得了输出电压、滤波电感电流、共同导通时间、单极性SPWM波占空比等关键电路参数的设计准则和逆变器的外特性曲线。原理试验结果证实了理论分析的正确性。这类逆变器具有电路拓扑简沽、两级功率变换(DC/HFAC LFAC)、双向功率流、周波变换器实现了ZVS换流、单极性SPWM波等优点，包括全桥全波式、全桥桥式两种电路，前者适用于低压输出逆变场合．后者适用于高压输出逆变场合。     

单极性移相控制高频脉冲交流环节逆变器研究

深入分析研究了高频脉冲交流环节逆变器稳态原理特性与单极性移相控制策略。采用状态空间平均法建立了逆变器平均模型，获得了输出电压、滤波电感电流、共同导通时间、单极性SPWM波占空比等关键电路参数的设计准则和逆变器的外特性曲线。原理试验结果证实了理论分析的正确性。这类逆变器具有电路拓扑简洁、两级功率变换(DC／HFAC／LFAC)、双向功率流、周波变换器实现了ZVS换流、单极性SPWM波等优点，包括全桥全波式、全桥桥式两种电路，前适用于低压输出逆变场合．后适用于高压输出逆变场合。     

单极性移相控制高频脉冲交流环节逆变器研究

高频脉冲交流环节逆变器电路结构由高频逆变器、高频变压器、周波变换器构成。在不增加电路拓扑复杂性的前提下，如何解决高频脉冲交流环节逆变器固有的电压过冲现象和实现周波变换器的软换流，是这类逆变器的研究重点。单极性移相控制高频脉冲交流环节逆变器能够将输入直流电压先调制成双极性三态的电压波，然后再解调成单极性SPWM波，经输出滤波后得到正弦电压。周波变换器功率开关是在前极输出的双极性三态的电压波为零期间进行开关转换，从而实现了ZVS换流。该文深入分析研究了高频脉冲交流环节逆变器稳态原理特性与单极性移相控制策略。采用状态空间平均法建立了逆变器平均模型，获得了输出电压、滤波电感电流、共同导通时间、单极性SPWM波占空比等关键电路参数的设计准则和逆变器的外特性曲线。设计并研制了1kVA 270VDC/115V400HzAC原理样机，试验结果证实了理论分析的正确性。这类逆变器具有电路拓扑简洁、两级功率变换(DC/HFAC/LFAC)、双向功率流、周波变换器实现了ZVS换流、单极性SPWM波、输出电压波形质量高、负载能力强等优点，包括全桥全波式、全桥桥式两种电路，前者适用于低压输出逆变场合，后者适用于高压输出逆变场合。     

单极性移相控制双向电压源高频环节逆变器

分析研究了双向电压源高频环节逆变器电路拓扑、单极性移相控制策略、高频变压器绕组端电压波形．以及一个开关周期内的开关过程等关键问题;获得了共同导通时间、单极性SPWM波占空比、周波变换器换流重叠时间、高频变压器匝比、滤波电感电流、输出滤波电感和输出滤波电容等关键电路参数的设计准则。原理试验结果表明,这类逆变器具有电路拓扑简洁,两级功率变换（DC/HFAC/LFAC）,双向功率流,周波变换器实现了ZVS换流．以及单极性SPWM波等优点。     

两种移相控制全桥式高频环节逆变器比较研究

新颖的全桥式高频环节逆变器，由高频逆变桥、高频变压器、周波变换器以及输入、输出滤波器构成，包括全桥全波式和全桥桥式拓扑。该文首次对双极性、单极性移相控制全桥式高频环节逆变器的控制策略、原理特性、关键电路参数设计准则和原理试验等进行了深入的比较研究，获得了重要研究结论。相对于双极性移相控制时，单极性移相控制高频环节逆变器获得了更优的综合性能。移相控制全桥式高频环节逆变器，在中大功率DC/AC变换场合具有重要的工程应用价值。     

并联反激式高频环节单相逆变器研究

研究了适合于低压输入且实现电气隔离的并联反激式高频环节单相逆变器,并对构成这种逆变器的电路拓扑、SPWM控制策略以及关键电路参数的设计进行了深入的分析研究。这种高频环节逆变器的前级为两路并联的反激式DC/DC变换器,其后级为全桥DC/AC逆变。前级采用SPWM控制技术,其输出电压为馒头波,使得后级全桥逆变电路基本上工作在低频开关状态。实验结果表明,该单相逆变器具有结构简洁、开关损耗低、电气性能好等优点,适合中小功率输出逆变器的理想拓扑。     

一种高频变压器多级式拓扑的微型逆变器设计

针对绝缘型多级式拓扑逆变器转换效率低、滤波困难等问题,设计了一种高频变压器多级式拓扑的微型逆变器.阐述了系统的组成及原理,前级采用了基于SG3525的推挽式逆变电路,后级采用了全桥逆变电路,逆变控制技术采用了SPWM波脉冲调制技术,其控制系统由AT89S52单片机实现.同时采用了HER508整流二级管构建全桥整流电路,采用二阶LC滤波电路对输出电流进行滤波.实验数据表明:该系统输出波形为50 Hz的正弦波;测得2路PWM波的死区时间为5 μs;逆变器逆变效率随负载的变大而变大,其峰值效率可达88.67％.     

单相三阶SPWM逆变器设计及输出补偿研究

单相全桥结构是一类中小功率场合广泛采用的逆变器拓扑.分析了基于单相全桥电路的二阶正弦脉宽调制( SPWM)波与三阶SPWM波的生成方式,并通过二重傅里叶展开法分析了采用三阶SPWM逆变器在减小输出电压谐波含量方面的优越性.为减小输出电压中的谐波含量,分析了死区时间对系统输出的影响,并提出了谐波补偿方案.实验结果验证了三...     

基于单极倍频SPWM调制的单相Buck-Boost集成式升压逆变器研究

为满足低输入电压逆变场合的要求,提出了一种单相Buck-Boost集成式升压逆变器。其通过复用电压型全桥逆变器下管的体二极管以及上开关管,将两个Buck-Boost变换器和全桥逆变器集成在一起,与其他单级式升压逆变器相比,具有功率器件少、结构简单、集成度高等优点。另外,其采用传统的单极倍频SPWM调制,仅通过调节调制比(M1)就能同时实现升压和逆变,因此控制非常方便,且输出电压/电流的总谐波失真均较低。首先介绍了该逆变器的拓扑演化过程;然后分析了直流升压电感电流连续和断续两种模式下的工作原理,并结合伏秒平衡和积分变换理论,推导出电压增益、功率管电应力等稳态特性和升压电感设计准则;最后通过一台250W/10k Hz的样机进行了仿真和实验验证。     

全桥Buck型并网逆变器的分析与实现

分析研究了非隔离全桥Buck型并网逆变器的电路拓扑、电流瞬时值单极性SPWM反馈控制策略、稳态工作原理和关键电路参数设计。非隔离并网逆变器因没有变压器,因此体积小、重量轻、成本低,是并网逆变器电路拓扑的发展趋势。采用电流瞬时值单极性SPWM反馈控制策略的全桥Buck型并网逆变器具有较好的动、静态性能,控制简单、鲁棒性强。在理论分析的基础上,给出了仿真实例并进行了具体的原理试验,仿真波形和原理试验结果验证了全桥Buck型并网逆变器的正确性和可行性。     

双向电压源高频逆变器的单极性移相控制策略

对于双向电压源高频逆变器的控制问题,提出了一种新型的单极性移相控制策略,即采用单极性单调制波的控制,高频变压器直流偏磁受到抑制,磁芯利用率高。阐述了全桥全波式高频逆变器主电路拓扑的工作原理,应用该策略可以实现变压器漏感能量和输出滤波电感电流的自然换流,周波变换器功率开关的ZVS工作。详细分析了逆变器在一个高频开关周期内的10个工作模态电路,讨论了关键电路参数的设计原则。进行了MTLAB仿真分析,其结果表明,该控制策略实现了功率双向流动,变换效率高,周波变换器实现了ZVS换流,输出正弦电压波的正负对称性好,且易于工程实现。     

两种移相控制全桥式高频环节AC/AC变换器比较研究

新颖的全桥式高频环节AC/AC变换器,由输入周波变换器、高频变压器、输出周波变换器以及输入、输出滤波器构成,包括全桥全波式和全桥桥式拓扑.对双极性、单极性移相控制全桥式高频环节AC/AC变换器的控制策略、原理特性、关键电路参数设计准则和原理试验等进行了深入的比较研究,获得了重要研究结论.相对于双极性移相控制AC/AC变换器,单极性移相控制AC/AC变换器获得了更优的综合性能.移相控制全桥式高频环节AC/AC变换器,为实现新型的、中大容量的正弦交流稳压器、电子变压器和交流调压器奠定了关键技术基础.     

全桥软开关高频直流静止变流器的研究

提出一种新颖的全桥-全桥式静止变流器的电路拓扑结构,该变流器采用综合软开关技术,以实现逆变器环节的软开关。研制了1kVA全桥软开关高频直流环节静止变流器。仿真与实验结果表明,该静止变流器输出电压的谐波畸变率仅为THD=1.4%,并实现了软开关。     

单极性移相控制电压源高频交流环节AC/AC变换器研究

该文首次提出并深入研究了基于正激Forward变换器的单极性移相控制电压源高频交流环节AC／AC变换器。这类变换器由输入周波变换器、高频变压器、输出周波变换器、以及输入、输出滤波器构成。输入周波变换器将输入不稳定劣质的交流电压调制成双极性三态的高频交流电压，输出周波变换器将此高频交流电压解调成单极性三态SPWM波，经输出滤波后得到稳定优质的正弦交流电压。通过输入周波变换器右桥臂相对左桥臂的移相，让输出周波变换器功率开关在输入周波变换器输出的高频交流电压为零期间进行换流，并借助输出周波变换器换流重叠和输入电压极性选择，从而实现了变压器漏感能量和输出滤波电感电流的自然换流、输出周波变换器的ZVS开关。详细分析了这类变换器在1个高频开关周期内的12个工作模式及其等效电路，获得了变换器外特性曲线与关键电路参数设计准则。原理试验结果证实了这类变换器新概念，为实现新型电子变压器、正弦交流稳压器和交流调压器奠定了基础。     

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.     

耦合电感三电平双降压式逆变器

双降压式逆变器是一种可靠性和转换效率均较高的新型逆变器,针对其直流电压利用率低、桥臂输出仍为双极性PWM调制波的缺陷,提出了一种新型三电平双降压式逆变器,充分利用双降压式逆变器的半周工作模式,使桥臂输出改进为三电平PWM调制波,并降低了功率器件的电压应力。但在电感电流断续区可能出现高的器件电压尖峰,通过将两电感耦合,可对桥臂电压进行钳位消除电压尖峰,同时也减小了磁件本身的大小。耦合电感三电平双降压式逆变器在减小体积重量的同时保持了高效率、高可靠性。试验结果验证了以上分析的正确性。     

基于U3988的车载逆变电源的研制

基于数字化的、功能完善的SPWM集成控制芯片U3988,提出了一种车栽逆变电源的设计方案。电源主电路采用全桥逆变式拓扑结构,实现了12V直流输入,220V的交流输出,具有瞬态响应快、稳定性好、输出电压精度高等优点。试验表明,该电源具有良好的性能,能够满足大部分车载设备的用电需求。     

级联多电平逆变器的工作原理分析

以每相两功率单元串联为例,介绍了级联多电平逆变器的拓扑结构和相位移载波SPWM调制策略,阐述了该多单元级联逆变器在SPWM调制方法下的工作原理,从理论上分析了逆变器开关切换、输出电压、电流流向以及共模电压的情况,说明了相位移载波SPWM调制方法应用在级联多电平逆变器上的可行性、可靠性和控制的简易性,为实现调制方法的优化和拓扑结构的改进提供了理论基础。