新型半橋電流源串聯(lián)諧振軟開(kāi)關(guān)三電平逆變器及其控制

為了改善傳統(tǒng)多電平逆變器電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜的問(wèn)題,利用較少的功率器件實(shí)現(xiàn)盡可能多的電平輸出,提出一種新型單相五電平電壓源逆變器。新型電路撲結(jié)是在傳統(tǒng)的單相h橋型電壓源逆變器的基礎(chǔ)上,增加了兩個(gè)單向功率開(kāi)關(guān),利用6個(gè)功率開(kāi)關(guān)在交流側(cè)就可以產(chǎn)生5個(gè)不同的電平輸出。在分析電路拓?fù)涔ぷ髟砗?種工作模式的基礎(chǔ)上,給出了簡(jiǎn)單的pwm控制策略。實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了電路拓?fù)浼捌淇刂品椒ǖ挠行浴?/p>

本文通過(guò)對(duì)混合箝位式逆變器的原理、控制的研究,并用pspice軟件進(jìn)行仿真,得出該型逆變器在減小共模電壓方面比普通三相pwm逆變器更具優(yōu)勢(shì)。

目前多數(shù)的諧振極型軟開(kāi)關(guān)逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中都設(shè)置了輔助開(kāi)關(guān)器件來(lái)控制諧振過(guò)程,其控制方式要比原來(lái)的硬開(kāi)關(guān)逆變器復(fù)雜。為此提出了一種控制簡(jiǎn)單的諧振極型軟開(kāi)關(guān)逆變器,其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中沒(méi)有功率開(kāi)關(guān)器件,用原來(lái)硬開(kāi)關(guān)逆變器的spwm控制方式就能自然實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)器件的零電流開(kāi)通和零電壓關(guān)斷,而且通過(guò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中的儲(chǔ)能元件,在死區(qū)時(shí)間內(nèi),輸出相電流可以續(xù)流,降低了死區(qū)的影響,減小了輸出相電流在低頻時(shí)的畸變率。文中對(duì)其工作原理進(jìn)行了分析,最后通過(guò)仿真和實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了原理的正確性。

為減小逆變器的開(kāi)關(guān)損耗,提高逆變器的轉(zhuǎn)換效率,提出了一種新型軟開(kāi)關(guān)三相諧振極逆變器,并進(jìn)行了電路的動(dòng)態(tài)分析。該逆變器在直流母線之間串聯(lián)了三個(gè)電解電容,來(lái)穩(wěn)定直流母線電壓,同時(shí)限制諧振電容和開(kāi)關(guān)器件的承受的最大電壓。文中對(duì)三個(gè)電解電容在每個(gè)工作模式中的電壓變化進(jìn)行了詳細(xì)的動(dòng)態(tài)理論解析。理論解析表明負(fù)載電流變化時(shí),電解電容的電壓也會(huì)隨負(fù)載電流變化。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:直流母線間的三個(gè)電解電容的電壓變化符合理論分析,電解電容的電壓變化對(duì)輸出電壓基本沒(méi)有影響。

為了使分布式發(fā)電系統(tǒng)更有效更穩(wěn)定地利用自然資源,文章提出了一種適用于風(fēng)光發(fā)電系統(tǒng)(wpgs)的逆變器模型,它由兩個(gè)雙buck結(jié)構(gòu)串聯(lián)組成。通過(guò)理論分析和模型仿真研究了該逆變器的工作過(guò)程。系統(tǒng)由電壓外環(huán)和電流內(nèi)環(huán)調(diào)節(jié)輸出電壓和輸出功率,滯環(huán)電流控制消除了斜坡交截spwm控制所需的的偏置電流,提高了效率,增強(qiáng)了系統(tǒng)穩(wěn)定性。仿真結(jié)果表明該逆變器具有克服橋臂直通的優(yōu)點(diǎn),可以在兩輸入電壓不穩(wěn)的情況下為負(fù)載提供穩(wěn)定的電壓,具有一定的實(shí)用價(jià)值。

由于電力電子電路本身的開(kāi)關(guān)工作特性,它從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)是一種變結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。該文將一種新穎的基于變速趨近律的離散滑模變結(jié)構(gòu)控制策略應(yīng)用于全橋電流源逆變器系統(tǒng)中,給出了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)模型。為了使系統(tǒng)能夠漸近穩(wěn)定到原點(diǎn),該文討論了離散滑模切換區(qū)的范圍,同時(shí)分析設(shè)計(jì)了滑模超平面系數(shù)的選取范圍。該系統(tǒng)用于交流功率源,所以它輸出電流的幅值和頻率必須有一個(gè)比較寬的輸出范圍,同時(shí)能夠在基波上疊加多次諧波。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了此離散滑模變結(jié)構(gòu)控制策略具有很好的魯棒性,以及良好的穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)性能。

提出了一種新型的有源中點(diǎn)鉗位三電平零電流轉(zhuǎn)換軟開(kāi)關(guān)變流器拓?fù)洹Ｔ撥涢_(kāi)關(guān)拓?fù)涿總€(gè)橋臂使用兩個(gè)輔助開(kāi)關(guān)管和一個(gè)lc諧振支路實(shí)現(xiàn)了所有主開(kāi)關(guān)的軟閉合和軟分?jǐn)?同時(shí)輔助開(kāi)關(guān)管沒(méi)有開(kāi)關(guān)損耗,此外開(kāi)關(guān)過(guò)程產(chǎn)生的電壓電流尖峰也大大減少。輔助開(kāi)關(guān)管只在換流過(guò)程工作,其電流額定值遠(yuǎn)小于主開(kāi)關(guān),而且所有開(kāi)關(guān)管的電壓應(yīng)力都被鉗位為直流電壓的1/2。該軟開(kāi)關(guān)變流器特別適合于中壓大功率功率變換應(yīng)用場(chǎng)合,可有效提高系統(tǒng)效率和開(kāi)關(guān)頻率。對(duì)電路的工作原理和諧振支路的設(shè)計(jì)進(jìn)行了深入地分析,并通過(guò)一臺(tái)80kw的半橋樣機(jī)對(duì)提出拓?fù)淇尚行院蛢?yōu)點(diǎn)進(jìn)行了驗(yàn)證。

針對(duì)輸出電壓與輸入電壓之比較高的推挽變換器,提出一種雙變壓器串聯(lián)諧振軟開(kāi)關(guān)推挽電路,以提高其效率。兩個(gè)推挽變換器的變壓器次級(jí)串聯(lián),并且實(shí)現(xiàn)串聯(lián)諧振軟開(kāi)關(guān)。給出了其電路構(gòu)成及工作原理,推導(dǎo)分析了該電路的工作過(guò)程。在此基礎(chǔ)上,對(duì)該電路與單變壓器串聯(lián)諧振軟開(kāi)關(guān)推挽電路作了比較研究。最后研制了12v輸入、360v輸出、200w功率的dc/dc變換器。通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明,該電路具有較高的效率。

介紹一種新型軟開(kāi)關(guān)逆變電源,該新型逆變電源利用直流斬波環(huán)節(jié)進(jìn)行功率調(diào)節(jié)。與傳統(tǒng)zct-pwmbuck斬波調(diào)節(jié)方式不同,該新型逆變電源在直流斬波環(huán)節(jié)增加了一個(gè)輔助功率開(kāi)關(guān)器件及諧振電感、諧振電容等元件,克服了傳統(tǒng)zct-pwm波不能零電流開(kāi)通和負(fù)載續(xù)流二極管不能軟關(guān)斷的缺點(diǎn)。文章分析了電路工作原理并進(jìn)行實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該新型軟開(kāi)關(guān)逆變電源可以在高頻下高效可靠地運(yùn)行。

華南理工大學(xué) 碩士學(xué)位論文 新型llc自驅(qū)動(dòng)半橋諧振變換器研究 姓名：李涵 申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：碩士 專(zhuān)業(yè)：電力電子 指導(dǎo)教師：王志強(qiáng) 20060501

基于非線性控制理論,提出一種基于無(wú)源性控制和離散滑模變結(jié)構(gòu)控制結(jié)合的控制策略,并將其應(yīng)用于全橋電流源逆變器系統(tǒng)中。該控制策略既保持了2種控制方法良好的魯棒性和動(dòng)態(tài)性能,又克服了滑模變結(jié)構(gòu)控制的抖動(dòng)問(wèn)題。給出電流型交流功率放大器的工作原理和系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)模型,并詳細(xì)給出離散無(wú)源性滑模變結(jié)構(gòu)控制器的分析與設(shè)計(jì)。將無(wú)源性控制方法和滑模變結(jié)構(gòu)控制方法進(jìn)行對(duì)比分析,利用2種控制方法控制律的相似性,提出一種可行的阻尼項(xiàng)系數(shù)的選取方法。輸出電流0～16a(峰-峰值)、頻率范圍0～1000hz的實(shí)驗(yàn)樣機(jī)結(jié)果表明該控制策略具有較好的魯棒性,以及良好的穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)性能。

電流型控制半橋逆變器直流分壓電容存在偏差,實(shí)際電路容易失控,限制了其實(shí)用性。針對(duì)電壓電流雙閉環(huán)瞬時(shí)值控制半橋逆變器提出了電容電壓偏差前饋控制方案,仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了采用該技術(shù)后,分壓電容的直流偏差被消除,半橋逆變電路在各種情況下都可以正常工作。本文的方法為電流型控制半橋逆變電路的實(shí)用創(chuàng)造了條件。

電流型控制半橋逆變器直流分壓電容電壓存在偏差,電容中點(diǎn)的電壓偏移容易導(dǎo)致系統(tǒng)失控。文中分析了電流型控制半橋逆變器分壓電容不均壓產(chǎn)生的原因,并給出了電容中點(diǎn)電壓偏移的理論值;針對(duì)電壓電流雙閉環(huán)瞬時(shí)值控制半橋逆變器,提出了電容電壓偏差前饋控制方案。仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了采用該技術(shù)后,分壓電容的直流偏差被消除,半橋逆變電路在各種情況下都可以正常工作。該方法為電流型控制半橋逆變電路的實(shí)用創(chuàng)造了條件,同樣可應(yīng)用于電流型控制半橋直/直變換器和直/交變換器。

提出了一種新型的全橋移相零電壓零電流變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。新的變換器通過(guò)導(dǎo)通副邊輔助電路中的鉗位mosfet,使得濾波電感兩端電壓被鉗位為零,輸出濾波電容的電壓全部作用在原邊漏感上,實(shí)現(xiàn)原邊電流的迅速?gòu)?fù)位,從而創(chuàng)造出良好的滯后臂零電流開(kāi)關(guān)(zerocurrentswitching,zcs)條件。新拓?fù)湓谟行Я汶妷毫汶娏鏖_(kāi)關(guān)(zerovoltagezerocurrentswitching,zvzcs)范圍,最大占空比等方面都優(yōu)于其它拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。該文詳細(xì)分析了新拓?fù)涞墓ぷ鬟^(guò)程和各項(xiàng)特性,并試制樣機(jī),驗(yàn)證了理論分析的正確性和新拓?fù)涞挠行?。理論分析和?shí)驗(yàn)結(jié)果都證實(shí)了新拓?fù)浞浅＿m合中大功率場(chǎng)合應(yīng)用。

通過(guò)matlab/simulink建立了聯(lián)網(wǎng)逆變器的3種控制策略(滯環(huán)控制、基于spwm調(diào)制的電流控制和基于svpwm調(diào)制的電流控制)。通過(guò)對(duì)3種控制策略的4個(gè)方面(穩(wěn)態(tài)響應(yīng)、電網(wǎng)電壓諧波影響、動(dòng)態(tài)響應(yīng)和直流電壓)來(lái)仿真對(duì)比分析3種控制策略。仿真結(jié)果表明,基于svpwm調(diào)制的電流控制在3相聯(lián)網(wǎng)逆變器中應(yīng)用優(yōu)于滯環(huán)控制和基于spwm調(diào)制的電流控制。

軟開(kāi)關(guān)半橋dc/dc變換器的pwm控制 ?　　引言 ? ? ?　　半橋dc/dc變換器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制方便，非常適用于中小功率場(chǎng)合。 硬開(kāi)關(guān)變換器高頻時(shí)開(kāi)關(guān)損耗很大，嚴(yán)重影響其效率。軟開(kāi)關(guān)技術(shù)可降低開(kāi) 關(guān)損耗和線路的emi，提高效率和功率密度，提高開(kāi)關(guān)頻率從而減小變換器 體積和重量。傳統(tǒng)半橋變換器有兩種控制方法，一種是對(duì)稱(chēng)控制，一種是不 對(duì)稱(chēng)互補(bǔ)控制。本文主要分析實(shí)現(xiàn)半橋dc/dc變換器軟開(kāi)關(guān)的pwm控制策 略。 ? ? ?　　1控制型軟開(kāi)關(guān)pwm控制策略 ? ? ?　　控制型軟開(kāi)關(guān)半橋dc/dc變換器不增加主電路元器件(可增加電感電 容元件以實(shí)現(xiàn)軟開(kāi)關(guān)條件)，通過(guò)合理設(shè)計(jì)控制電路來(lái)實(shí)現(xiàn)軟開(kāi)關(guān)。圖1給出 4種控制型軟開(kāi)關(guān)半橋dc/dc變換器的pwm控制策略。 ? ? ?　　 ? ? ? ? ? ? ? ?　　圖1控制型軟開(kāi)關(guān)

文章以三電平中點(diǎn)箝位型(npc)逆變器為研究對(duì)象,分析了傳統(tǒng)三電平的svpwm算法、降低共模電壓的svpwm算法、消除共模電壓的svpwm算法共3種不同控制策略對(duì)共模電壓的抑制作用,最后給出了matlab/simulink仿真分析的結(jié)果。

電流型逆變器在人們?nèi)粘Ｉ钪械挠绊懸呀?jīng)越來(lái)越大,同時(shí)也得到了人們?cè)絹?lái)越多的關(guān)注,專(zhuān)家及學(xué)者們對(duì)電流型逆變器的控制技術(shù)及方法的研究也越來(lái)越廣泛,并為此開(kāi)設(shè)了專(zhuān)門(mén)的課題。電流型逆變器在電力系統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償,交流的變頻調(diào)速和太陽(yáng)能、風(fēng)能等領(lǐng)域中也有著良好的發(fā)展前景,筆者主要研究了關(guān)于三相電流型逆變器的pwm控制方法,希望對(duì)讀者有所幫助。

前言:就當(dāng)前的現(xiàn)狀來(lái)看,關(guān)于三相電流型逆變器pwm控制方法的文獻(xiàn)研究甚少,因而基于此,為了提升pwm變頻電路整體運(yùn)行效率,要求當(dāng)代專(zhuān)家學(xué)者應(yīng)注重深化對(duì)此項(xiàng)課題的研究,并全面掌控到pwm變頻電路運(yùn)行特點(diǎn),且將pwm控制技術(shù)應(yīng)用于電力系統(tǒng)中,形成穩(wěn)定的運(yùn)行目標(biāo)。以下就是對(duì)三相電流逆變器pwm控制方法的詳細(xì)闡述,望其能為當(dāng)代電力行業(yè)系統(tǒng)控制模式的進(jìn)一步創(chuàng)新與發(fā)展提供有利的文字參考。一、pwm變頻電路運(yùn)行特點(diǎn)分析

為了消除或降低功率變換器中電力電子器件的開(kāi)關(guān)損耗,抑制開(kāi)關(guān)過(guò)程帶來(lái)的電磁干擾,提出一種軟開(kāi)關(guān)型開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)(srm)功率變換器主電路。電路采用并聯(lián)型準(zhǔn)諧振直流環(huán)節(jié)為srm相開(kāi)關(guān)開(kāi)通提供零電壓條件,給相開(kāi)關(guān)并聯(lián)電容器則保證了相開(kāi)關(guān)的零電壓關(guān)斷。在介紹主電路拓?fù)浠A(chǔ)上,分析了電路的控制時(shí)序及工作模式轉(zhuǎn)換,并通過(guò)仿真驗(yàn)證了控制時(shí)序的正確性和電路的軟開(kāi)關(guān)性能。

混合9電平逆變器是一種新型的多電平拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。文章在研究了h橋逆變電路直流電容電壓充放電模型的基礎(chǔ)上,得到了負(fù)載電流與電容電壓變化之間的定量計(jì)算公式,進(jìn)而詳細(xì)分析了混合9電平逆變器h橋輔助逆變電路電容電壓不平衡的內(nèi)在機(jī)理,最后提出了一種基于電容電壓不平衡預(yù)估計(jì)和零序電壓注入的平衡控制方法。所提方法原理簡(jiǎn)單,實(shí)現(xiàn)容易,無(wú)需增加額外的硬件設(shè)備。通過(guò)仿真驗(yàn)證了在混合9電平逆變器的參考電壓中注入零序電壓后,混合9電平逆變器的h橋逆變電路電容電壓得到平衡控制。

本文分析了雙向直流變換器的工作情況,設(shè)計(jì)了以dsp為控制核心的閉環(huán)控制系統(tǒng),發(fā)揮fpga硬件速度快、穩(wěn)定性好的特點(diǎn)設(shè)計(jì)了移向pwm模塊,改變了dsp程序產(chǎn)生移相pwm波的方法,大大提高了系統(tǒng)的適時(shí)性,為其應(yīng)用于級(jí)聯(lián)型多電平逆變器四象限運(yùn)行奠定了基礎(chǔ)。實(shí)驗(yàn)表明開(kāi)關(guān)管實(shí)現(xiàn)了零電壓開(kāi)通,變換器整體效率達(dá)94.2%,具有實(shí)用價(jià)值。