孙向东[1]2003年在《组合式软开关高频链逆变器的研究》文中认为在对移相控制技术和高频链逆变技术的研究现状综述、评价基础上，对新型单相和叁相组合式软开关高频链逆变器的关键技术进行了深入研究与探讨。 从功率单向流动角度出发，提出了一种LCC谐振型恒频移相单相高频链逆变电路拓扑，在调制系数0.1≤m≤0.5情况下，控制移相角θ按正弦规律变化，使谐振电压脉冲列的幅值追踪参考正弦电压信号，经过整流、滤波、低频逆变，从而获得正弦度较好的输出电压。理论分析和实验结果证明对于阻性负载或阻感性负载，移相全桥具有超前桥臂零电压开通，滞后桥臂或者零电压开通(θ＜θ_0)或者零电流关断(θ＞θ_0)的软开关特性，而低频逆变器的各个开关均实现零电压条件下的开通与关断。实测整机在额定负载时效率达到88％以上。 在研究LCC谐振网络电压传输特性的基础上，推导出满足可变宽度和幅度的谐振网络输出电压脉冲列的参数组合。设计f＿n＞3、K＞3或C_p/C_s＞8时，谐振网络具有自然稳压特性，因此本文提出并实验验证了一种整机为降电压时的开环控制策略。当利用谐振网络提升整机输出电压时，由于负载R对Q值的影响，因此必须采用所提出的闭环控制方法才能保证良好的稳压功能。 论文提出一种新型移相全桥软开关周波变流型叁相高频链逆变器，电路的主要优点是：前级移相全桥的移相角θ控制在θ_d＜θ_i＜θ和θ≥θ_(overlap)-θ_d条件下，超前桥臂零电压开通，滞后桥臂零电流关断，并使周波变流器所有开关在零电压期间重迭换相，使整机开关最大程度地实现了软开关，并可靠解决了高频变压器漏感储能引起的电压尖峰问题。理论分析和实验结果证明这是一种有实用前景的软开关型高频链逆变器，可用于需要与供电电源隔离的特殊叁相电机驱动的场合。西安理工大学博士学位论文 针对这种前级移相全桥软开关周波变流型叁相高频链逆变器结构和控制的复杂性，提出了一种实现简单而整体优化的VVVF控制策略:将空间电压矢量产生P姗的方法SVM和等效载波频率fe=1/Te引入到周波变流器的PDM控制;按高频电压脉冲前后沿软化等效P翎波;用移相调节高频脉冲宽度和等效P姗调压协调控制逆变器输出电压，在满足输出电压条件下使谐波最小。设计的基于DSP的数字控制系统实现了上述控制策略，并经整机实测验证了控制策略的可行性和正确性。 论文还研究了移相全桥开关频率fs、周波变流器等效载波频率fe及输出频率fo之间的最佳配合关系，提出在满足fs 23.5fe且fe之12fo条件下，该高频链逆变器输出电压具有较好的正弦度。
赵清林[2]2006年在《准单级高频链逆变电源控制及并网技术研究》文中研究指明准单级高频链逆变技术可以克服周波变换型单级高频链逆变技术中双向开关换流引起的电压尖峰和控制逻辑复杂的问题,又可以解决电流型单级高频链逆变技术的电流应力大的问题,在中小功率场合具有良好的应用前景。本文在阐述高频链逆变技术的产生、发展和应用前景的基础上,分析了具有代表性的高频链逆变技术的优缺点。详细分析了准单级高频链逆变技术的研究意义和国内外研究情况,对准单级高频链逆变电源拓扑、闭环控制和并网控制等关键技术进行了深入的研究与探讨。在推挽式准单级高频链逆变电路的基础上,通过增加一个正激电容器,提出了推挽正激式准单级高频链逆变器拓扑,该逆变器继承了推挽逆变器所需功率开关少、结构简单的优点。由于正激电容的引入,不仅可以抑制高频变压器发生磁偏引起的磁饱和,还可以吸收变压器漏感能量,箝位功率开关电压,减小功率器件的电压应力;采用对称组合式单极性PWM调制方式,可以实现所有功率器件的软开关。在原理分析和参数设计的基础上,完成了1kVA样机实验,实验结果表明,该逆变器能够实现四象限工作,整机效率达到85%以上。为了适应高压输入和较大功率的应用场合,本文进一步研究了全桥式准单级高频链逆变电路,设计制作了3kVA实验样机,整机效率达到88%以上。采用双调制波单极性PWM调制方式不需要输出电压极性信号来切换控制逻辑,在同样的控制逻辑下就能够实现四象限工作,简化了逻辑综合电路,并且可以克服对称组合式单极性PWM调制因极性信号相位误差引起的输出电压过零畸变,改善输出电压波形质量。针对全桥式准单级高频链逆变电路完成了电压电流双闭环控制。为了提高抗负载扰动的能力和改善非线性负载下输出电压波形质量,引入了负载电流前馈控制。阻性负载情况下,输出电压THD达到2.02%;非线性负载情况下,输出电压THD为4.17%。二自由度PI控制器具有两组独立的控制参数,可以根据系统的抗扰性能和跟随性能独立整定。将二自由度PI控制技术应用于准单级高频链逆变器的波形控制中,可以克服传统PI控制难以保证跟随性能和抗扰性能同时最佳的缺点。为了拓展准单级高频链逆变器的应用领域,开展了准单级高频链逆变器并网控制技术研究,提出了电网电压前馈解耦准比例谐振并网控制技术。比例谐振控制在正弦电流跟踪控制中可以实现零稳态误差,电压前馈可以解除并网电流与电网电压之间的耦合关系,消除电网电压畸变或扰动对并网电流的影响。完成了电网电压前馈解耦准比例谐振控制和PI控制下的对比实验研究。逆变器并网运行时,必须采取有效的预防孤岛效应的措施,本文提出了一种混合孤岛检测技术,可以有效的防止由于电网中大负载的投切引起的虚假孤岛保护现象。并且在判断出孤岛可能发生的情况下才引入电流扰动,克服了有源扰动方法对电网的污染。为了消除该方法具有检测盲区的缺点,进一步提出了电压前馈正反馈扰动孤岛检测技术,孤岛发生后,系统会产生强烈的正反馈,使公共连接点的电压迅速偏离稳态值,从而可以检测到孤岛现象。该方法不仅能够消除检测盲区,还适合多台逆变器并网运行时的孤岛检测。本论文得到了国家自然科学基金重点项目“新型高频中小功率逆变电源的控制技术和拓扑技术研究”(项目编号50237020)的资助。
杜会卿[3]2016年在《高频脉冲直流环节辅助逆变器输出性能优化与效率提升》文中研究说明随着绿色智能轨道交通的快速发展,辅助逆变器作为保证列车稳定舒适运行的核心装备,在功率密度、输出性能、转换效率以及可靠性方面具有更高要求。本文针对辅助逆变器关键技术问题,围绕高频链电路拓扑、混合调制算法、输出性能优化与效率提升策略展开了深入研究与探讨,并通过联合仿真与样机实验验证了研究成果的正确性与可行性。围绕高频链电路拓扑,取消了传统高频链辅助逆变器的中间直流LC滤波环节,并在宽范围输入电压和变压器副边存在寄生振荡的条件下,采用叁电平Boost-半桥组合方式,有效限制了整流输出电压尖峰,提高了系统功率密度、可靠性和寿命；针对叁电平Boost变换器,采用脉冲相位延迟控制策略进行偏差电压调节,解决了占空比独立控制策略的耦合问题；采用基于电感电流纹波的建模方法,克服了传统状态空间平均建模法的局限性,实现了变换器的准确建模与分析；基于偏差电压增益特征系数,提出了最大偏差电压条件的分段拟合方法,确定了不同占空比区间相位延迟的边界条件,并对不同带宽的双环控制器进行优化设计,实现了输出电压和偏差电压的解耦控制。围绕输出性能优化,考虑到无中间直流滤波环节系统前后级的调制耦合问题,针对两种主流混合调制算法,分析了中间直流电压零区的不同作用；在零区效应分析过程中,建立了输出电压在载波周期内的平均数学模型与偏差电压在调制波周期内的傅里叶解析数学模型,得到了不同前后级载波频率差异、零区宽度和调制度对于输出电压谐波特性、直流电压利用率和直流偏置的作用规律；基于输出电压平均数学模型,提出了一种调制波分段补偿策略,在限定调制度区间改善了系统输出性能；基于零区的作用机理,提出了一种限定条件下的载波移相混合调制算法,在满足半桥变换器软开关的同时,实现了高品质波形输出；揭示了输出电压谐波特性变化规律,确定了系统前后载波频率设计原则；基于阻抗匹配理论,研究了中间直流滤波环节的取消对于系统输出滤波性能的影响。围绕效率提升,建立了叁电平Boost变换器损耗模型,确定了损耗与整流输出电压尖峰双约束下的电压增益最优边界,提出了一种基于输入电压前馈补偿的效率提升策略,在列车全运行周期内提高了转换效率；基于中间直流环节电流脉动特性,针对两种混合调制算法分别提出了零矢量同步软开关控制策略与有源钳位零电流软开关实现方法,给出了各自实现的约束条件,有效降低了半桥变换器的开关损耗并钳位了整流输出电压尖峰：提出了一种零序分量连续可调的改进型广义不连续脉宽调制算法,基于开关损耗函数与死区效应的损耗分析方法,实现了叁相电压源逆变器全功率范围最小损耗,以调制增益与谐波特性为约束,确定了整体性能优良的调制度边界条件。
于玮[4]2004年在《双组合式单端反激双向电流源高频链逆变器》文中指出在已有的电能生产方式中，蓄电池供电是普遍而重要的一种方式，它属于直流电源。当需要由这些直流电源向交流负载供电时便必须经过DC／AC变换。在很多要求输出工频正弦波的变换器中，为了隔离和变换电压的需要，不得不保留笨重的工频变压器。随着高频开关技术的发展，对供电电源功率密度的要求也不断提高，因此传统的PWM逆变电路已难于满足要求，为此发展了无工频变压器的逆变电路。传统的电路结构由高频逆变电路、高频整流电路和低频逆变电路构成，电路拓扑中有两极功率变换，所以效率不高。由于高频整流环节的存在，功率只能由电源向负载端传递，因此当交流负载中包含无功分量的时候，就无法正常工作。 本文提出了一种双组合式单端反激双向电流源高频链逆变电路，可以直接利用高频变压器实现电压变换、隔离和传递低频功率。具有拓扑结构简单，使用器件少，可靠性高等优点。因此在小功率场合有良好的应用场景。该系统由双组合式单端反激变换器、高频变压器和双向高频整流和斩波电路构成。控制方案采用SPWM调制方式来控制双组合式单端反激变换器，同时采用负载电压瞬时值反馈方式控制高频斩波工作，使能量从负载侧反送回电源，从而实现功率的双向传输。因此该变换器能够适应各种不同的负载要求(电阻性、电感性、电容性)。 本文详细分析了双组合式单端反激双向电流源高频链逆变电路的工作原理、工作模式和控制方案，并通过计算机仿真对拓扑结构的理论分析进行了验证。通过带不同性质的负载(电阻性、电感性、电容性)的仿真实验，结果表明输出的电压、电流波形良好，变换器工作正常，和理论分析具有较好的一致胜关键词:DC/AC变换直接变频双向高频链逆变器
陈江辉, 谢运祥, 冀玉丕, 吕金虎[5]2012年在《逆变器电路及其系统结构综述》文中提出随着焊接设备、太阳能和风能在生产和生活中获得了越来越广泛的应用,其关键技术(逆变技术)也得到广泛的应用,因此逆变技术在新型能源的的开发利用和焊接设备应用领域有着至关重要的地位;新型的逆变电路和先进的控制技术渗透到逆变电源系统中,使得逆变电源向高频化、低损耗和低谐波畸变率等方向发展,构成了现代逆变电源的叁个关键性指标;本文系统地论述了DC-AC逆变电源技术中传统的和新型的电路拓扑,并指明了它们各自的优点,同时也详尽的论述了典型逆变电源系统结构,表明高频环节逆变技术替代低频环节逆变技术是发展的必然趋势。
吕剑峰[6]2012年在《双频双Buck逆变器研究》文中研究表明随着工业电气化的发展，逆变电源作为工业自动化和风能光伏发电等新能源领域的核心部件得到了广泛的应用，因此对逆变器各项性能要求也随之提高。而现代逆变器的拓扑主要采用了桥式结构，这种结构的逆变器具有电路简洁，控制方法成熟等优点，但也存在着上下桥臂直通问题，从而降低电路的可靠性。同时为了防止桥式逆变器桥臂直通问题，需要加入死区时间从而带来了输出电压谐波含量高、开关频率难以提高等问题。DC-DC型逆变器的提出，解决了桥式电路的缺点。它既保留了原DC-DC变换器可靠性高、开关频率高、功率密度大等优点，同时没有桥臂直通问题。其中双Buck逆变器是较早被提出并成功应用的DC-DC逆变电路，它是由两个Buck电路输入侧串联，输出侧并联得到的。由于不需要加入死区时间，功率开关管可以工作在较高频率，但在硬开关条件下，当功率增大时，开关损耗仍然比较大，影响了系统效率的提高。本文在研究和分析了双Buck逆变电路的工作原理和双频电路结构后，提出了双频双Buck逆变电路。该电路既保留了双Buck逆变电路的特点，还可以有效降低电路中流过高频开关管的电流，减小了开关损耗，提高逆变器的效率。本文对双频双Buck逆变电路工作原理进行了分析并建立了小信号模型，推导出了电路中高频单元和低频单元解耦关系，实现了低频单元对高频单元分流功能，使逆变器的效率得到了提高。最后根据前文分析设计了主电路板和控制电路板，搭建了实验平台，采用了基于半周期SPWM控制分别对双Buck逆变器和双频双Buck逆变器进行了仿真和实验，验证理论分析的有效性和正确性。
陈江辉[7]2010年在《Buck型逆变器高阶系统布尔型滑模控制及反馈线性化最优控制研究》文中认为随着电力电子技术的飞速发展,逆变器在国防、通讯、工业和交通运输等领域的应用越来越广泛,且在新型能源产业发展中具有广阔的应用前景,因此对逆变器的要求也越来越高。针对传统逆变器性能上所存在的不足,人们从主电路或控制策略入手改善和提高逆变器的性能指标,其中由直流变换器构成的逆变器具有独特优势,人们对它越来越重视,成为逆变器的研究热点。同时直流变换型逆变器是一类典型的开关非线性系统,将传统控制理论应用于这类系统具有较大的局限性,其动态响应及控制精度不尽如人意。因此将非线性控制理论引入到逆变器的控制策略中,提高逆变器控制性能,具有重要的理论意义和实际意义。滑模变结构控制(简称滑模控制)本质上是一类特殊的非线性控制技术,其具有稳定范围宽、动态响应快、对参数变化和扰动不敏感等优点。从逆变器本身的开关工作特性来看,它正是周期性的变结构系统,因此滑模变结构控制方法是对它具有强适用性的控制方式。本文在总结和归纳现有的逆变器控制技术基础上,围绕逆变器的滑模控制技术展开研究,提出了基于逆变器高阶系统布尔型滑模控制策略,并将其应用到Buck型逆变器(单Buck型逆变器和双Buck型逆变器)中,取得了非常好的控制效果,拓展滑模控制方法在逆变器中的应用。本文深入研究基于Buck型DC-DC变换器实现逆变器的方法和理论,系统地分析了电路拓扑、等效电路模型和数学模型;给出基于类似Lyapunov函数的布尔型滑模控制方法的理论分析。针对单Buck型逆变器,提出了一种带有源缓冲电路软开关单Buck逆变器,建立了叁阶系统状态空间平均法模型,构建了全状态变量滑模切换函数,给出了基于类似Lyapunov函数布尔型滑模控制的实际控制律推导过程。数值仿真和实验结果表明该带有源缓冲电路单Buck型逆变器提高了系统效率,同时验证单Buck型逆变器所采用布尔型滑模控制的正确性和可行性。另外针对双Buck型逆变器,应用状态空间平均建模法,建立了双Buck型逆变器的四阶系统模型,构建其全状态二阶滑模切换函数,同样采用基于类似Lyapunov函数指标的布尔型滑模控制策略,对系统进行分析得出实际控制律,数值仿真和实验验证了理论分析的正确性。最后对Buck型逆变器各阶系统的布尔型滑模控制策略进行了比较分析。基于微分几何理论的反馈精确线性化非线性控制方法近年来引起了大量研究者的关注,这种方法的核心思想是把一个非线性系统通过状态变换成一个完全或者部分线性系统,因此能够应用线性系统控制的技巧;该方法已经成功地用于解决电力系统、电机控制和电力电子直流变换器控制领域,然而这些研究都没有涉及到逆变器非线性系统。本文将微分几何理论应用于逆变器控制中,提出了基于Buck型逆变器的状态反馈线性化非线性控制策略,该控制策略是建立在Buck型逆变器非线性数学模型的基础上,采用状态反馈精确线性化的方法推导出线性系统模型,并辅以成熟线性控制理论,获得良好控制效果,是非线性控制理论应用于逆变器领域的一个新尝试。本文简要介绍了反馈线性化非线性控制的基本理论,详细分析了开关变换器反馈线性化特性,给出了非线性系统实现状态反馈线性化的条件和反馈精确线性化的设计步骤。以Buck型逆变器为研究对象,对其进行建模分析,得到适用于微分几何理论的仿射非线性模型,应用微分几何理论分析了Buck型逆变器状态反馈精确线性化的充要条件,同时分别推导出单Buck型逆变器和双Buck型逆变器的坐标变换矩阵,将原非线性系统转化为线性系统。针对Buck型逆变器的线性系统,分别采用二次型指标最优控制策略与在其基础上的无源性指标最优控制策略导出两种控制策略的加权矩阵Q和R,得出相应线性反馈控制律,在此基础上得出原非线性系统的反馈控制律。数值仿真结果表明采用非线性控制策略所构建的反馈系统具有良好的稳定特性,同时动态响应特性得到明显的改善,使得微分几何理论在逆变器控制系统中的应用具有一般性理论和实际应用意义。最后就单Buck型和双Buck型逆变器,对状态反馈精确线性最优控制策略和高阶系统布尔滑模控制策略进行了比较分析。
李正兴[8]2007年在《6kVA单相中频逆变器的研制》文中进行了进一步梳理直/交逆变器在近年来得到广泛关注的风力发电、太阳能发电等场合得到广泛应用,有效地提高直/交逆变器的效率,对高效地利用新能源起着关键作用。同时逆变器作为UPS和航空静止变流器的核心部件,其性能的提高具有重要的现实意义。本文在分析逆变器技术发展的基础之上,对一台6kVA的单相逆变器进行了研制。电路拓扑采用双Buck逆变电路,该电路主电路结构简单可靠,无直通,可以分别实现功率开关管和续流二极管的优化选取,减少系统损耗。采用电流滞环控制的双Buck电路,控制实现简单,动态响应快,并具有内在自然限流能力;两个桥臂半周期工作并能自然切换,保证了逆变器的高效率工作。本文介绍了电流滞环控制双Buck逆变器的电路结构和工作原理,分析了其连续和断续下的不同工作状态;比较了滞环型双Buck逆变器和滞环型传统半桥逆变器的优缺点,指出了双Buck逆变器在效率上优于传统半桥逆变器;对电流反馈检测方案进行了较详细地讨论和分析;在建立了系统的数学模型的基础上,对带负载电流反馈的系统外特性和稳定性进行了分析。文中给出了逆变器主电路和控制电路主要参数的设计的详细过程。文中最后结合单台逆变器实验结果,提出采用一种公用电压环的并联方案,以提高系统的效率。
窦志军[9]2010年在《基于DSPIC的叁相逆变电源的设计与研究》文中研究表明随着电力电子技术的飞速发展,许多电气设备为了获得有特殊要求的高质量供电电源,通过逆变器对电网提供的交流电进行转换,获得所需的电能形式。在没有市电电网的偏远地区进行野外作业时,如何把蓄电池或发电机等所供给的直流或交流电转换成电气设备所需要的交流电,也是逆变电源研究领域所要解决的一个重要课题。基于此,本论文在完成单相逆变电源设计的基础上,对叁相逆变电源进行了设计及试验研究,为研制能与发电机相配套的高性能的叁相逆变电源打下基础。本论文首先介绍了逆变技术和逆变电源的发展概况,根据叁相逆变系统的基本原理,确定了叁相逆变电源的总体设计方案。在硬件电路设计上,选用Microchip的DSPIC30F4012为主控芯片,选择电压型叁相半桥逆变结构作为系统主电路结构；对叁相逆变电源的逆变电路、驱动电路、工作电源、保护电路和稳压反馈电路进行了设计研究；选用IGBT作开关器件,采用光耦隔离驱动；针对IGBT的开关损耗,设计了RCD缓冲电路。在软件设计部分,通过分析比较叁相逆变器控制算法,选择了等面积计算法,完成SPWM模块程序设计,并改进算法以避免死区问题。试验结果表明：逆变电源输出的叁相交流电波形稳定、幅值相同、频率相等(50Hz)、相位互差120°、谐波较少,能够满足实际需要；在负载缺相的情况下,其余负载均能正常工作,负载端电压波形畸变较小,电源具有很强的负载平衡能力；软件和硬件的抗干扰设计使系统工作稳定；RCD缓冲电路的设计降低了IGBT的开关损耗。
邹学伟[10]2014年在《双Buck逆变器拓扑结构与控制策略的改进研究》文中提出逆变器作为一种将直流电转变为交流电的电力电子变换装置，在新能源并网发电系统、交流电动机变频调速系统、不间断电源系统、柔性直流输电系统等诸多领域起着“承上启下”的关键作用。与传统的逆变器相比，双Buck逆变器具有电路结构简单、无桥臂直通、可靠性高、系统损耗小等优势，但也存在直流输入电压利用率低、带负载能力差等缺陷。因此，研究双Buck逆变器的拓扑结构和控制策略使其具有更优的电气性能和使用性能，具有非常重要的意义。论文首先综述了逆变器的拓扑结构和控制策略研究现状，并分析其各自的优缺点；选择双Buck逆变器作为研究对象，论述了其工作原理，且对其控制策略现状进行了分析，指出双环控制下的双Buck逆变器存在稳态精度低和带负载能力差的缺陷，并搭建了仿真平台进行了验证。然后，针对上述问题，结合滑模控制理论，提出了一种双环滑模控制策略，并对其系统进行了建模，设计了滑模控制器，推导了其开关频率；并且进行了仿真分析，结果表明采用双环滑模控制较双环控制的双Buck逆变器稳态精度更高、谐波畸变率更小、带负载能力更强，具有很好的动态和稳态性能。通过对双Buck逆变器拓扑结构的分析，针对其存在的直流输入电压利用率低和磁件体积重量大的缺陷，对原拓扑进行了改进；在控制策略上选择了一种以电容电压偏差x1及其微分x2、电感电流偏差x3及其微分x4为状态变量的双二阶滑模控制，并设计了对应的滑模控制器；仿真结果表明：改进拓扑不仅提高了直流电压的利用率、减少了磁件体积重量，而且相较于传统的滞环电流控制，采取双二阶滑模控制的改进拓扑具有更好的动态和稳态性能，且对直流输入和电网电压扰动有更强的抑制作用。最后，为了进一步验证双二阶滑模控制的双Buck逆变器改进拓扑的应用效果，搭建了实验平台，并分别设计了主电路和控制电路，对其进行了实验研究；实验结果验证了仿真分析的正确性，也进一步表明了改进的双Buck逆变器的正确性和可行性。
参考文献：
[1]. 组合式软开关高频链逆变器的研究[D]. 孙向东. 西安理工大学. 2003
[2]. 准单级高频链逆变电源控制及并网技术研究[D]. 赵清林. 燕山大学. 2006
[3]. 高频脉冲直流环节辅助逆变器输出性能优化与效率提升[D]. 杜会卿. 北京交通大学. 2016
[4]. 双组合式单端反激双向电流源高频链逆变器[D]. 于玮. 四川大学. 2004
[5]. 逆变器电路及其系统结构综述[J]. 陈江辉, 谢运祥, 冀玉丕, 吕金虎. 微电机. 2012
[6]. 双频双Buck逆变器研究[D]. 吕剑峰. 燕山大学. 2012
[7]. Buck型逆变器高阶系统布尔型滑模控制及反馈线性化最优控制研究[D]. 陈江辉. 华南理工大学. 2010
[8]. 6kVA单相中频逆变器的研制[D]. 李正兴. 南京航空航天大学. 2007
[9]. 基于DSPIC的叁相逆变电源的设计与研究[D]. 窦志军. 西南大学. 2010
[10]. 双Buck逆变器拓扑结构与控制策略的改进研究[D]. 邹学伟. 重庆大学. 2014
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