组合式三相高频脉冲直流环节逆变器研究

该文提出了基于占空比扩展有源箝位正激式高频脉冲直流环节逆变器的组合式三相逆变器电路结构,并对其电路拓扑、稳态原理、三态DPM 电流滞环控制技术、负载特性、关键电路参数设计进行了深入的分析研究。这类组合式三相逆变器,由3 个完全相同的单相逆变器模块构成。设计并研制成功的3kVA 27VDC/200V400HzAC 组合式三相高频脉冲直流环节逆变器,具有体积重量小、变换效率高、静态精度高、动态响应快、输入电压变化范围宽、输出波形质量高、过载与短路能力强、带三相不平衡负载的能力强等综合性能。

电流源高频交流环节AC/AC变换器研究

提出了基于反激Flyback变换器的电流源高频交流环节AC/AC变换器电路结构与拓扑族。该电路结构由输入周波变换器、高频储能式变压器、输出周波变换器以及输入、输出周波变换器构成,能够将一种不稳定畸变的交流电变换成同频率稳定的正弦交流电压;该电路拓扑族包括单四象限功率开关式、推挽式、半桥式、全桥式等四种电路。以单四象限功率开关式电路拓扑为例,分析研究了这类变换器工作模式、稳态原理与电压瞬时值反馈控制策略,给出了变换器的外特性曲线、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的正确性与先进性。

有源箝位正激变换器稳态分析与小信号特性

深入分析研究了有源箝位正激变换器的稳态工作原理 ,获得了功率开关实现零电压ZVS开通的方法与边界条件。采用状态空间平均法 ,建立了变换器平均模型与小信号模型来预测有源箝位支路对有源箝位正激变换器小信号特性的影响 ,并提出了改善变换器动态特性的方法。给出了变换器原理试验结果和变换器小信号特性PSPICE仿真波形。

双极性移相控制电压源高频交流环节AC/AC变换器研究

提出了一类双极性移相控制电压源高频交流环节AC/AC变换器,以半桥全波式电路拓扑为例,深入研究了这类变换器的稳态工作原理,获得了变换器功率器件实现软开关的设计准则。借助输出周波变换器换流重叠、输入电网电压极性选择和输出滤波电感电流极性选择,实现了变压 器漏感能量和输出滤波电感电流的自然换流,解决了周波变换器固有的电压过冲和环流问题,实现了输入周波变换器功率器件的ZVS开关和输出周波变换器功率器件的ZCS开关,为获得新型正弦交流稳压器和电子变压器奠定了关键技术基础。仿真与原理试验结果均证实了这类变换器的正确性与先进性。

单级不间断高功率因数直流开关电源研究

该文提出了一类基于反激变换器的单级不间断高功率因数直流开关电源电路结构与拓扑族。这类直流开关电源电路结构,由二极管整流桥与多功能反激直流变换器构成,实现了不间断供电、功率因数校正、输出直流电压的稳定与调节。深入分析研究了这类变换器的三种工作模式、稳态原理与关键电路参数设计准则。试验结果表明,这类直流开关电源具有拓扑简洁、变换效率高、功率密度高、不间断供电、功率因数高、输出直流电压稳定、成本低等优点,在计算机、通信、医疗等电子设备中具有广泛的应用前景。

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。详细分析了这类交换器在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交换器新概念,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。

全桥Boost型多输入直流变换器

提出全桥Boost型多输入直流变换器电路拓扑及主从式功率分配和电压电流瞬时值反馈移相控制策略,并对该变换器的电路拓扑、控制策略、稳态原理特性、关键电路参数设计准则等进行深入地分析研究。全桥Boost型多输入直流变换器,是通过高频变压器磁通叠加法将多个全桥Boost型单输入直流变换器在输出端进行电流叠加;主从式功率分配策略,是指n?1路输入源功率固定和1路输入源补充负载所需的不足功率。理论分析和仿真结果表明,该变换器具有电路拓扑简洁、多路输入源可同时或分时供电、功率密度高、输出电压稳定等优点,为实现太阳能、风能、氢能等多种可再生能源联合供电奠定了关键技术基础。原理试验证实了所提出电路拓扑和控制策略的正确性与可行性。

差动Boost直流变换器型高频环节逆变器

提出并深入研究差动Boost直流变换器型高频环节逆变器的电路拓扑、控制策略、稳态原理特性和关键电路参数设计准则,并给出原理实验结果。这类逆变器是由2个相同的、输出反相低频正弦脉动直流电压的高频电气隔离双向功率流Boost直流变换器以差动电路构成。研究结果表明,这类逆变器具有高频电气隔离、电路拓扑简洁、双向功率流、输入电流纹波小、负载短路时可靠性高、输出容量大等优点,拓宽和丰富了电力电子学高频环节逆变技术理论。

RCD 箝位正激变换器的分析研究

正激变换器因电路简单而广泛应用于中小功率变换场合。但是它的一个固有缺陷是功率晶体管截止期间变压器必须磁复位，因而需要采用附加的复位电路。本文详细分析了ＲＣＤ箝位正激变换器的工作原理，给出了ＲＣＤ箝位网络的设计准则和步骤。实验结果证实了理论分析的正确性。

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。

并联高频脉冲直流环节逆变器研究

提出了基于占空比扩展有源钳位正激式高频脉冲直流环节逆变器的并联逆变器电路结构,并对其电路拓扑、稳态原理、三态DPM电流滞环控制技术、均流原理、关键电路参数设计进行了深入的分析研究。这类并联逆变器,由N个共用电压外环、独立电流内环的占空比扩展有源钳位正激式高频脉冲直流环节逆变器模块构成。设计并研制成功的3kVA27VDC/115V400HzAC并联逆变器样机,具有体积重量小、变换效率高、静态精度高、动态响应快、输入电压变化范围宽、输出波形质量高、并联均流效果好、负载适应能力强、过载与短路能力强等优良的性能,在大功率逆变场合有重要应用价值。

基于双管反激变换器的全桥式高频交流环节AC/AC变换器研究

提出了以双管反激变换器为基础的全桥式高频交流环节AC/AC变换器拓扑。该拓扑由输入周波变换器、高频储能式变压器、输出周波变换器以及输入、输出滤波器构成，能够将不稳定劣质的交流电变换成同频率稳定的优质正弦交流电压。分析研究了这种变换器的工作模式、稳态原理特性与电压瞬时值反馈控制策略，给出了变换器的外特性曲线以及变换器内阻对外特性的影响、关键电路参数设计准则。理论分析与原理试验表明，这种变换器具有高频电气隔离、电路拓扑简洁、两级功率变换(LFAC/HFAC／LFAC)、双向功率流、网侧功率因数较高、负载适应能力强、音频噪音小、负载短路时可靠性高、适合于高压输入小功率变换场合等特点。

正激变换器的磁复位技术研究

对正激变换器的各种磁复位技术进行了分析研究，实验证实了理论分析的正确性。

电压源高频交流环节AC/AC变换器原理研究

首次提出了电压源高频交流环节AC/AC变换器电路拓扑族 ,这类电路拓扑由输入周波变换器、高频变压器、输出周波变换器构成。分析研究了这类变换器稳态原理与移相控制策略 ,绘出了变换器的外特性曲线。这类变换器具有电路拓扑简洁、两级功率变换 (LFAC/HFAC/LFAC)、双向功率流、高频电气隔离、网侧电流波形可得到改善、负载适应能力强等优点。PSPICE仿真波形充分证实了这类变换器的正确性和先进性。

高频交流环节AC/AC变频变换系统基准正弦电路研究

首次提出并深入分析研究了一类全数字化技术、与电网电压n倍频或n分频信号同步的基准正弦电路,并给出了关键电路参数设计准则与试验结果,试验结果与理论分析一致。该基准正弦电路具有输出正弦电压与电网电压n倍频或n分频信号同步、THD小、幅值可调且不受电网电压波动的影响、简单实用、价格低廉等优点,在高频交流环节AC/AC变频变换系统和UPS中具有重要应用价值。

并联交错式有源箝位正激变换器研究

深入分析研究了并联交错式有源箝位正激变换器的原理与设计 ,获得了功率开关实现零电压 ZVS开通的条件和关键电路参数选取准则 ,仿真与试验结果均证实了理论分析的正确性。研究结果表明 ,并联交错式有源箝位正激变换器具有优良的电气性能 。

准单级单向Buck直流变换器型高频链并网逆变器

提出准单级单向Buck直流变换器型高频链并网逆变器电路结构与拓扑族。其电路结构是由单向隔离Buck直流变换器和极性反转逆变桥级联构成;其拓扑族包括推挽正激式、双管正激式、并联交错双管正激式、半桥式和全桥式电路。深入分析研究类逆变器的电路拓扑、电流瞬时值控制策略、稳态原理特性和关键电路参数设计准则。以推挽正激式拓扑为例,设计并研制出1kW48VDC/220V50HzAC并网逆变器样机。研究结果表明,此类逆变器具有高频电气隔离、电路结构简洁、准单级功率变换、变换效率高、极性反转逆变桥功率开关电压应力低且为ZVZCS、并网电流质量高等优点。

低损耗可控阻尼两级LC输入滤波器设计与仿真

从限制滤波器暂态谐振峰值和保证稳态滤波效果的观点出发，提出了一种低损耗可控阻尼两级LC输入滤波器，详细论述了该滤波器的设计方法和参数选取。采用PSPICE仿真软件，获得了滤波器暂态过程谐振峰值与滤波器参数间的定量关系曲线和稳态滤波效果，仿真结果与理论计算结果一致。该滤波器具有可控谐振峰值、高衰减、低损耗等优点，在开关型DC／ DC和DC／ AC功率变换场合具有重要应用价值。

有源钳位正激变换器的分析与设计

二本文论述了有源钳位正激变换器的原理与设计。利用有源钳位电路实现功率变压器对称磁复位，部分磁化能量用来对功率开关寄生电容放电到零，实现零电压开关。有源钳位技术增强了正激变换器性能。实验证实了理论分析的正确性。

差动Buck-Boost直流变换器型高频环节逆变器

从差动结构的角度提出了差动Buck-Boost直流变换器型高频环节逆变器电路拓扑,该逆变器是由2个相同的、输出反相低频正弦脉动直流电压的高频电气隔离双向Buck-Boost直流变换器以差动电路构成。针对该逆变器的特点采用电压瞬时值反馈互补双向控制策略。给出了逆变器稳态工作时的4种工作模式,根据4种工作模式分析逆变器在一个低频输出电压周期内阻性、感性和容性负载下的稳态工作原理。利用开关状态等效电路进行分析计算得到了不同占空比下的逆变器标幺外特性,给出了关键电路参数的设计。实验结果证实了此逆变器及其控制策略的正确性与可行性。