单相单级式耦合电感型分裂源升压逆变器

面对全球资源日渐紧缺、环境问题日益严重、传统化石能源开发利用越发困难等新挑战,世界各国都在大力探索、发展新能源发电技术,以新能源为主体的新型电力系统是未来电力系统的发展方向。该文提出一种单相单级式耦合电感型分裂源升压逆变器及其调制策略,所提出的变换器具有如下特点:1)采用Δ型耦合电感,极大地提升变换器的输出电压增益,并具有高输出电压增益调节自由度。2)采用双Buck结构,有效抑制逆变桥臂直通电流,降低死区时间配置要求,提高变换器可靠性。3)高输出电压增益条件下具有高调制系数,从而有效提升输出电压波形质量。该文对该变换器的拓扑结构、工作原理、调制策略和输出特性等进行详细分析,通过仿真与实验验证变换器的可行性与有效性。

单相交流输入的无电解电容抽头电感单级升压逆变器在交流调速系统中的应用

研究将无电解电容的单级升压逆变技术应用于变频调速系统。采用的抽头电感单级升压逆变器(tapped-inductor single-stage boost inverter,TISSBI)包含由1个抽头电感和2个二极管构成的无源网络,通过调节直通占空比和电感抽头的位置,能够实现单级升降压功能。将无电解电容的TISSBI应用于单相输入的变频调速系统,实现抗电网电压跌落、母线脉动抑制和提高输入功率因数的功能。用实验验证了理论分析方法的可行性。

抽头电感单级升压逆变器的无源网络设计与参数极限值估计

分析提出的抽头电感单级升压逆变器所有可能的运行状态,揭示在一个直通周期内,除了期望的3种运行状态外,还存在4种对能量传递过程不起作用,甚至给电路运行造成一定危害的运行状态。这4种运行状态可通过合理设计电感和电容值加以避免。从稳态分析中得到描述电路运行的状态方程组,展示能准确设计无源网络的方法,使其运行于期望的直通和非直通状态。提供的方法还可估计电感和电容的极限值,避免电路出现不正常的运行状态。仿真和实验验证了该设计方法的有效性和精确性,同时展示了当电感和电容低于极限值时出现的不正常运行状态。

新型单级可升压逆变器

提出了一种新型单级可升压逆变器拓扑,利用逆变桥的直通零矢量与耦合电感储能及转移升压技术,实现了逆变器直流母线电压的升压调节,仅使用一级变换电路,消除了传统电压源型逆变器的局限,适合于输入电压较大范围变化,输出恒压的逆变场合。以应用于风力发电系统中功率变换的新型单级可升压三相逆变器为例,详细阐述其工作机理,并通过仿真和实验验证了方案的可行性。

差分升压逆变器半周期调制及单电流环并网控制

当差分升压逆变器并网运行时,需要保证交直流侧的电能质量,同时兼顾较高的控制性能及控制效率。在对差分升压逆变器并网运行工作原理进行分析后,提出了一种基于半周期调制的单电流环并网控制策略。通过将高频和工频控制相结合的调制方法,减少了处于高频工作状态的开关管数量,降低了功率开关管所承受的开关电压、电流应力和开关损耗。同时,通过对比并网电流信号得到误差信号,随后通过控制器调节来实现闭环控制,使控制结构和控制参数设计得以简化。仿真和实验结果表明所提策略具有提高并网电流质量、快速动态响应、控制结构简单等优点。

一种抑制三相准开关升压逆变器电感电流纹波的空间矢量调制方法

高频电流纹波影响了变换器电感体积和质量,针对准开关升压逆变器,传统的直通调制算法并不能做到电感电流纹波最小。该文提出一种最小电感电流纹波的空间矢量调制方法,重新分配了开关管导通与关断时序。在此基础上,推导使得电感电流纹波最小时直通占空比和导通占空比所满足的数学关系。最后,通过仿真和实验对比了所提出的新型调制算法和传统算法在抑制电感电流纹波方面的性能,结果证明了理论分析的正确性。

混合调制单相Cuk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,提出了一种混合调制单相Cuk集成式升压逆变器。该逆变器通过复用功率器件,将Cuk变换器和传统全桥逆变器集成在一起,并通过混合调制同时实现逆变器直流电压泵升和输出电压正弦化。相对于其他单级式升压逆变器,其在拓扑简洁度、控制难易度和电压泵升能力等方面均呈现一定优势。介绍了混合调制策略的工作原理,给出了集成式升压逆变器的拓扑构成;详细分析了该逆变器的工作原理,并推导了输入、输出电压传输比;通过一台500 W/20 kHz的原理样机仿真验证了该集成式升压逆变器的可行性及理论分析的可行性。

升压逆变器独立应用时的动态建模和稳定性分析

传统电流源型逆变器采用相量脉宽调制后即可实现升压逆变器,且升压比较高。为了实现升压逆变器在可再生能源系统中的推广,对升压逆变器的动态特性进行了建模分析。首先,理论推导了升压逆变器的大信号模型和小信号模型,以及对应的dq等效电路。然后,基于实验室小功率升压逆变器样机对所建模型的正确性进行了试验验证。最后,基于升压逆变器的小信号模型分析了升压逆变器系统的稳定性。

双模式控制宽输入电压组合式升压逆变器

提出了一种新颖的双模式控制宽输入电压组合式升压逆变器电路拓扑和双模式带输入电压前馈的电压瞬时值反馈控制策略,并对构成这种逆变器的电路拓扑、控制策略、稳态原理特性和主要电路参数设计等关键技术进行了深入分析研究,获得了重要结论。该电路拓扑是由“T”型网络和Buck型逆变桥级联构成,其中“T”形网络相当于一个Buck-Boost直流变换器;该控制策略是通过两个独立的控制环路下占空比信号的饱和与置零作为切换时间点,实现了两种模式的平滑切换。500VA 100-200VDC/220V50Hz AC逆变器样机的实验结果表明,所提出逆变器具有输出输入未隔离、输入电压变化范围宽、双向功率流、可升压、变换效率高、输出波形质量好等特点,在宽范围输入电压变化升压逆变场合具有重要的应用前景。

减小占空比丢失磁集成结构的单相升压逆变器研究

针对全桥单相升压逆变器中移相控制产生的占空比丢失问题,提出了将高频变压器和耦合滤波电感进行集成的磁集成结构,集成磁件不仅减小了体积提高了逆变器功率密度,还能快速消减原边循环电流进而减少占空比丢失以降低谐波含量,保证逆变器输出电能质量。推导了高频变压器和双电感集成结构的数学模型,分析了采用了集成磁件的DC/DC级的移相全桥电路的工作原理,包括开关模态分析和减少占空比丢失的原理,并分析了DC/AC级逆变桥输出交流电的工作原理。通过实验样机验证了逆变器的功能特性,采用集成磁件后,体积明显减小,效率大于85%,谐波含量小于5%,性能满足要求。

准开关升压逆变器的多模态组合控制

准开关升压逆变器由有源开关升压单元和逆变桥单元两部分组成,包含多个全控型开关,开关器件的通断组合可以构成不同的工作模态。通过控制工作模态的先后次序和持续时间,可以得到不同的输出效果,给准开关升压逆变器的控制带来很多可能性。为了全面掌握准开关升压逆变器的控制策略,该文首先根据开关的通断状态得到单相准开关升压逆变器的4种工作模态;然后,通过不同工作模态的有效组合,推导出准开关升压逆变器所有可能的控制方式,包括2种两模态控制、3种三模态控制和1种四模态控制。然后,比较不同的控制方式下准开关升压逆变器的工作性能,将准开关升压逆变器的三模态2、3与两模态1进行了详细地对比分析。最后,开展仿真与实验验证,验证该文提出的电力电子变换器多模态组合控制的可行性。

全数字升压逆变器设计

介绍用 ADMC331 DSP 为控制柱心的升压型逆变器的设计与实现,阐述了逆变器的总体构成和 PWM 信号的产生。实践证明该系统有很好的运行性能和实用价值。

三相连续型开关升压逆变器拓扑研究

对于现有的Z/q-Z源逆变器,其前端升压电路比较复杂,母线电流不连续等缺陷限制了它的应用,虽然目前已经提出了一些改进型的拓扑结构,但并不能完全解决其缺陷。鉴于此,提出了一种三相连续型开关升压逆变器,在保留Z/q-Z源逆变器优点的同时使用了更简洁的阻抗网络,获得了更高的电压增益。同时,用小信号模型研究了系统的动态特性,并用根轨迹分析了系统的稳定性。最后,仿真和实验验证了其可行性。

一种单相高电压增益差分Y源逆变器研究

本文提出了具有双y源网络的差分y源逆变器,并进一步扩展了其通用性。所提出的逆变器由半正弦波调制,显著减少了其半导体的开关损耗。对于由于不完全耦合引起的泄漏电感,两个无损耗二极管的影响被最小化,以防止泄漏能量的突然耗散。相反,泄漏的能量放电,然后回收到直流连接电容器。

一种无变压器无漏电流的集成升压光伏逆变器

针对分布式低压光伏发电系统,提出一种单相无变压器无漏电流集成升压光伏逆变器。该逆变器通过复用Boost功率器件,将Boost直流变换器和传统桥式逆变器融合在一起,通过统一调制可同时实现将直流侧电压源升压和逆变的功能。另外,该逆变器的结构具有直流输入侧的负端与交流输出侧的中性点直接相连的特征,使得光伏阵列对地寄生电容的电压为常量,有效抑制了对地漏电流的产生,从而提高光伏发电的可靠性及发电效率。详细分析集成升压逆变器的工作原理,给出开关管的统一调制方法,推导电压增益的表达式。最后,通过一台实验样机进行实验验证,实验结果验证了理论分析的正确性。

DCM单桥臂集成Boost逆变器用PFM+SPWM混合调制策略

传统脉冲宽度调制(pulse width modulation,PWM)+正弦脉冲宽度调制(sinusoidal PWM,SPWM)混合调制下,电流断续模式单桥臂集成Boost逆变器在负载功率大范围变化时会产生过调制问题,导致输出波形畸变。采用恒定占空比且变输出功率的改进混合调制策略可避免上述问题,但无法应用于独立逆变、光伏并网等场合。为此,文章提出一种脉冲频率调制(pulse frequency modulation,PFM)+SPWM混合调制策略,使升压桥臂工作在PFM方式,逆变桥臂工作在SPWM方式。该调制策略不改变输出功率和升压桥臂的占空比,通过变频控制实现直流母线电压调节,可以避免负载大范围变化时输出波形产生畸变,且可以应用于输出功率不可调的场合,具有更强实用性。所提混合调制策略的可行性通过一台500W的原理样机得到仿真和实验验证。

基于反馈线性化鲁棒控制μ方法的准开关升压型逆变器光伏并网策略

与Z源逆变器相比,准开关升压型逆变器降低了电路体积及成本,更适用于光伏并网系统。将光伏并网系统中的不确定性考虑在内,提出一种基于反馈线性化鲁棒控制μ方法的准开关升压型逆变器光伏并网策略。利用反馈线性化方法建立准开关升压型逆变器逆变侧的仿射线性数学模型,并采用μ方法设计控制器K。仿真结果表明,在外界条件变化时,具有较好的动态性能,能够迅速恢复稳态,且始终保持着较高的功率因数;在参数变化时,对并网质量影响较小。

一种基于开关电容的单电源升压型六电平逆变器

针对现有开关电容型多电平逆变器存在拓扑结构复杂、器件数量较多、电容电压不平衡以及电压应力较大等缺点,提出一种新型的基于开关电容的六电平逆变器。该电路拓扑由6个功率开关、1个直流电压源和3个电容组成,可以产生2.5倍升压增益的六电平输出电压。此外,由于电容由输入直流电压源直接充电至固定电压,因此电容电压能够实现自动平衡。对所提逆变器的工作原理、PWM调制策略以及电路参数等方面进行详细分析,同时还对该逆变器与现有多电平逆变器进行了对比研究。最后采用Matlab软件建立了仿真模型,仿真结果验证了所提电路的有效性和可行性。

3开关单级升压降压逆变器研究

针对于小型分布式发电机输入源变化范围较大的问题,提出一种3开关单级单相升压降压逆变器拓扑结构。该逆变器能够满足宽输入电压范围下的独立负载运行和并网发电运行,且具有器件最少、控制简单和效率高等优点。通过对该逆变器各个工作模式下的等效电路和数学建模进行分析,比较了断续导电模式(DCM)和连续导电模式(CCM)的区别,推导给出了DCM下的交流小信号模型,提出了闭环SPWM调制策略。最后通过仿真和实验验证表明,该新型逆变器拓扑能够实现直流输入电压从50 V到300 V的独立负载运行和并网运行,且输出电流波形满足并网要求,整机效率达到90%以上。

单相升压式逆变器的实验研究

本文研究把28V直流电交换成115V、400Hz单相交流电的逆变器。采用正弦脉宽调制(简称为SPWM)控制技术,可抑如谐波含量,使滤波变得非常简单,大大减小滤器的体积和重量,这对航空应用非常有利。本实验电路中引入相位补偿环节和绝对值整流电路的调节环节,保证SPWM驱动信号准确、标准,很好地满足实用的要求。采用光电耦合器的隔离式直接驱动,大大简化了驱动电路。