无线电能传输系统全桥逆变器性能优化研究

针对无线电能传输系统中全桥逆变器开关管的开通和关断存在振铃,能量传输波形纹波大,导致逆变器温升大和工作不稳定的问题,进行了电路建模分析,开展了全桥逆变器性能优化研究。首先,对逆变器开关管驱动电路进行了简化,建立了RLC串联谐振电路模型,分析了驱动电路结构参数对逆变器性能的影响规律,得出了优化方法;其次,分析了逆变器纹波大的问题,给出了优化方法;最后,搭建了300 W无线电能传输系统并进行实验。实验结果验证了优化方法的正确性和有效性,逆变器性能得到了改善,温升得到了有效控制,系统传输效率提高了5.3%,整机效率达到了89.3%。

六相全桥逆变器驱动PMSM的简化模型预测电流控制

全桥逆变器电机驱动或称开绕组结构虽然兼具相间电气隔离、容错性能好及器件开关频率低等优点,但存在逆变器输出电压矢量多、冗余严重且控制约束等问题。文中以共直流母线供电的六相全桥逆变器驱动六相永磁同步电机为研究对象,提出了一种基于二级矢量优化的简化模型预测电流控制算法,在实现电机定子基波电流有效跟踪控制的同时有效抑制了定子电流的谐波及零序分量。文中基于矢量空间解耦理论对六相全桥逆变器的输出电压矢量进行了分层分析,以定子基波电流控制、谐波及零序电流抑制为准则对逆变器输出的729个电压矢量进行二级优化,得到候选的12个电压矢量,以此为基础设计了模型预测电流控制算法。实验结果表明,该简化模型预测电流控制方法具有良好的动静态性能,能在基波电流控制的同时有效抑制谐波及零序电流分量,可为多相电机驱动系统研究提供一定的理论支撑。

基于串联谐振式全桥逆变射频发射机研制

Radio-magnetotelluric (RMT)是浅层近地表地球物理勘探的一种方法,但是发射功率与频率成反比例的技术难题制约了超浅层勘探的信噪比,为了提高RMT发射机的发射功率,采用电阻、电感和电容组成的RLC串联谐振式全桥逆变大功率发射电路,利用串联谐振下负载阻抗最低,提高发射电流。本文在基于串联谐振原理上,利用功率MOS器件实现全桥逆变技术;对谐振周期内全桥电路的各个状态进行分析,提出输出电流的计算式,设计了RCD保护电路和栅极驱动电路。在电路仿真验证的基础上研制了一款发射样机,通过测试实验能够实现10~200 kHz频率、峰值电流最高达28 A的发射,能够满足RMT发射机的要求。

全桥逆变电路抗偏磁应用研究

采用对变压器原边电流脉冲逐个检测，将该电流信号作为反馈信号参与ＰＷＭ信号生成的方法，从根本上消除了偏磁现象。

单相电压型全桥逆变器的反步滑模控制策略

为克服单相电压型全桥逆变器系统中不确定性和外界干扰对控制性能的影响,提出了一种新型单相电压型全桥逆变器非线性控制策略。以输出滤波电容电压及其导数为状态变量,建立了逆变器连续数学模型,并进一步得到具有严参数反馈形式的系统非精确数学模型;在此基础上,将反步法和滑模控制相结合,提出了单相电压型全桥逆变器的反步滑模控制策略,可实现系统全局意义下的渐近稳定,有效地克服了反步法对系统模型的依赖性。实验结果表明,当存在不确定参数和外界扰动时,采用所提出的控制方法,系统输出无静差、输出电压谐波含量很少,对直流电压源扰动和负载扰动具有很强的鲁棒性,且同时适用于线性和非线性负载。

基于状态反馈精确线性化单相全桥逆变器的最优控制

基于状态反馈精确线性化和二次型最优控制方法,提出了一种新型单相逆变器非线性控制策略。建立了单相全桥逆变器的仿射非线性模型。采用状态反馈精确线性化方法,推导出非线性状态反馈表达式,实现非线性系统的线性化。基于无源性控制思想,提出一种二次型性能指标,利用二次型最优控制对状态反馈系数进行优化设计。该文所提控制系统结构简单,成本低,易于数字实现。数值仿真和实验结果验证了所提方法的正确性。基于所提控制方法的系统输出无稳态误差,输出电压谐波畸变率小,并对负载扰动具有较强的鲁棒性。

基于载波移相控制的高功率密度双降压式全桥逆变器

双降压式全桥逆变器(DBFBI)因不存在桥臂直通、直流利用率高而且可实现续流二极管的最优选取,所以具有可靠性高和变换效率高方面的优势。但是,DBFBI具有四个滤波电感,体积重量较大,限制了其在高功率密度场合的应用。将载波移相SPWM(CPS-SPWM)的控制方法应用到DBFBI中,该控制方式下,输出滤波电感等效工作频率是开关频率的两倍,有效地减小了滤波电感的体积和重量。此外,在电感电流半个周期内高频状态时只有两个开关管工作,有效地降低了逆变器的开关损耗。详细地分析了该控制方式下环流产生的原因,通过从原有的4个滤波电感中分离出一个共用的滤波电感(CFI),有效地减小了环流损耗,并且给出了滤波电感的具体的设计过程。最后将剩余的四个滤波电感两两耦合,进一步提高了磁心的利用率。实验结果验证了理论分析的正确性。

三相全桥逆变器分岔特性研究

三相全桥逆变器是一种得到广泛应用的电力电子拓扑结构,由于其固有非线性特性,在运行时可能经历快、慢时间尺度上的分岔进入混沌失稳状态。该文在同步旋转坐标系中,分别建立三相全桥逆变器在采用正弦脉宽调制(sinusoidal pulse width modulation,SPWM)和空间矢量调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)时的状态空间平均模型和离散时间模型,从而完成对三相全桥逆变器发生在快、慢时间尺度上分岔行为的理论分析。并比较了两种调制算法下三相全桥逆变器的单周期运行边界,得出在连续导通下,就稳定域而言,SPWM要优于SVPWM的结论。通过实验对所提理论进行了验证。该文所得模型可对三相全桥逆变电路的分岔边界进行预测,为三相全桥逆变器的分析和设计提供参考。

双降压式全桥逆变器

为避免桥臂功率管直通问题和提高输入直流电压利用率,在全桥逆变器和双降压式半桥逆变器的基础上,提出了双降压式全桥逆变器(dual buck full-bridge inverter,DBFBI),该逆变器具有无桥臂直通、输入直流电压利用率高、效率高、续流二极管可优化选取等优点。半周期调制方式减小了功率管的开关损耗及导通损耗,分析了半周期调制方式下电路的工作模态,给出了电感电流连续与断续时输入输出电压关系。设计了采用滞环电流控制的双降压式全桥逆变器系统,通过控制逻辑设计使之实现了半周期运行模式。仿真和实验结果证明该逆变器具有高质量的输出电压波形和良好的动态响应特性。

一种鲁棒高阶滑模Super-Twisting算法的全桥逆变器

利用高阶滑模super-twisting算法设计一种全桥逆变电路的控制器。该算法的核心思想是将离散控制律转移至更高阶的滑模面,从本质上消除一介滑模的抖颤影响。为了验证算法的可行性和有效性,利用MATLAB仿真软件对控制系统进行了对比实验,结果表明:1)在稳态性能下,相比于典型PI控制高阶滑模控制具有更好的跟踪效果。2)在输入和负载的扰动情况下,高阶滑模控制显示出强鲁棒性,对输入和负载的扰动不敏感。

基于三相全桥逆变器的DVR单周控制策略研究

提出了一种基于三相全桥逆变器的三相四线系统动态电压调节器DVR(Dynamic Voltage Regulator)的单周控制策略,建立了单周控制模型。该模型采用2个积分器,分别完成在三相电压正半周和负半周的积分,积分器输出送到比较器与电源相电压采样值和参考信号的差比较,其输出决定了6个R-S触发器的状态,经驱动器实现对12个开关的控制。该模型可以对三相电源的骤变进行独立补偿。对所建立的模型就电压骤降和骤升、电源不对称以及对电源中含有谐波等情况进行了仿真验证。结果表明,该模型对电源电压有很好的补偿效果且对电源谐波有很好的抑制作用。

全桥逆变电路IGBT模块的实用驱动设计

介绍了全桥逆变电路的工作方式,探讨了IGBT的栅极特性及动态开关过程。IGBT栅-射极和栅-集极间的寄生电容与其他分布参数的综合作用会对驱动波形产生不利影响。栅极驱动电压必须有足够快的上升和下降速度,使IGBT尽快开通和关断,以减小开通和关断损耗。在IGBT导通后,驱动电压应保持在+15V左右,保证IGBT处于饱和状态;在IGBT关断期间,IGBT的栅极需加反向偏置电压,避免IGBT的误动作。最后给出了针对全桥逆变电路IGBT模块设计的分立元件驱动电路及其实验结果。

电压型大功率晶闸管全桥逆变电路的研究

提出了一种由斩波电路与全桥逆变电路构成的电压型大功率晶闸管全桥逆变主电路。试验研究表明 :采用这种主电路能够实现基本的逆变功能 ;并在低频范围内可实现PWM控制。最后 。

全桥逆变电路偏磁抑制新方法

针对全桥逆变电路极易产生偏磁,造成系统可靠性低的难题,提出了一种模拟检测与数字控制相结合的偏磁实时检测与抑制新方法.基于同时采集变压器原边电流和输出电流并参与控制的思想,设计了相应的检测电路,以能够实时输出偏磁信号产生的时刻和强弱.由数字控制器实时调整PWM输出脉冲,保证系统能够快速、有效地抑制偏磁.结果表明,文中所提出的方法具有一致性好、通用性强、稳定性和可靠性高的特点,控制策略灵活多变,可广泛应用于全桥逆变电路拓扑.

一种全桥逆变式电子束焊机高压电源

介绍了一种全桥逆变式电子束焊机高压电源的工作原理和控制电路。采用了直流斩波和全桥逆变技术,以IGBT为直流斩波元件、IPM模块为全桥逆变元件实现了高压电源的高效小型化。控制系统采用了AVR单片机、复杂可编程逻辑器件(CPLD)、A/D模块等芯片组成的电路实现了电源的自动调节、断电保护及软启动功能。电源的各项性能指标都达到了预期的设计目标,技术性能满足焊接工艺的需要。

IGBT全桥逆变器用RCC多路开关电源的研究

文章简述 IGBT全桥逆变器对其控制电源的技术要求 ,应用 RCC自激反激型变换器原理 ,研制成功 6路独立输出开关电源 ,给出了实际电路和试验结果。

串联谐振单相全桥逆变器常用控制方法的研究

讨论了几种常用的串联谐振单相全桥逆变器的功率和频率控制方法,比较了各种方法的优缺点,同时对脉宽加频率调制的方法进行了较深入的讨论。

一种单相电压型全桥逆变器控制策略的研究

传统的单相并网控制策略会使得系统的输出含有大量的谐波,该文对单相全桥逆变器的拓扑以及工作的基本原理进行分析,采用基于虚拟矢量的控制方式,利用对实际量的延迟,构建与实际电流、电压相正交的虚拟矢量,分别在两相静止坐标和同步旋转坐标下建立了数学模型,利用前馈补偿的框图等效方法,对LCL型滤波器在dq坐标轴上相关的耦合分量,进行了解耦,确定了基于虚拟矢量的电容电流与并网电流双闭环控制策略,并利用Matlab仿真软件进行仿真验证。最后,搭建基于TMS320F28335的DSP实验平台,对控制策略进行了实验验证,其实验结果验证了控制策略的正确性和有效性。

基于软开关全桥逆变器的超级电容均压电路

超级电容储能元件具有功率密度大,寿命长和效率高等优点,是高功率缓冲和再生制动能量存储的首选。但串联超级电容电压不均衡是一个值得注意的问题。提出一种新的基于软开关控制的全桥逆变器和电压乘法器的动态均压电路,结构简单,自主均压,速度快,开关损耗小。针对4个串联超级电容进行了均压实验,实验结果与理论分析一致,从而论证了该电路的有效性。

一种新型无源无损软开关全桥逆变器

提出了一种新型无源无损软开关全桥逆变器拓扑,并分析了该电路的工作原理,得出了其软开关工作条件。理论分析显示,此电路可以用较少元件实现桥臂四个有源开关器件的零电流开通与零电压关断,并且零电压电容上的能量直接回馈给负载、原理简单、效率较高,同时具有无源无损软开关功能、成本低、可靠性高和不用附加控制电路等优点。在理论分析的基础上,对所提出的电路进行了仿真和实验,仿真和实验结果都验证了理论分析的正确性。