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。

单级可升压逆变电路统一拓扑:电抗源逆变电路

在对Z源逆变器(Z-source inverter,ZSI)和准Z源逆变器(quasi-Z-source inverter,q ZSI)等单级可升压逆变电路进行深入研究的基础上,提出单级可升压逆变电路统一拓扑结构——电抗源变换器。该拓扑利于独特的LC组合形式实现了电压源和电流源电路无法实现的功能。以电抗源逆变器(reactance source inverter,XSI)为例阐述该拓扑结构的构成特征、工作原理、推演途径等共性问题,提出2种推演XSI电路的方法,即DC-DC斩波电路开关管代替推演法(SR-XSI)和DC-DC斩波电路二极管代替推演法(DR-XSI)。并以现有的典型电抗源逆变器ZSI和q ZSI为例,论证由"级联DC-DC斩波电路的两级电路"推演出XSI的可行性。基于DR-XSI推演机理,提出一族单级可升压逆变电路,并以Zeta电抗源逆变电路为例,研究该电路的工作原理和具体工作模式。该类单级逆变器能在较小的直通占空比Dsh时得到较高的升压功能,减少了单级逆变电路直通占空比Dsh和逆变器调制因子M之间此消彼长的制约关系。通过仿真软件Saber验证了Zeta XSI电路的升压功能以及所提各种策略的正确性和可行性。最后在实验室建立了1 k W样机进行验证,实验结果和理论分析及仿真结果吻合。

有源箝位软开关变压器型Z源逆变器

针对逆变电路中出现开关损耗和电磁干扰(EMI)问题,依托变压器型Z源逆变器,通过加入有源箝位电路,提出一种有源箝位变压器型Z源逆变器,实现了电路所有有源器件的软开关功能,降低了开关损耗和EMI的影响。根据设计需要,对一个开关周期中具体的工作模式和升-降压功能进行了研究,借助稳态分析法分析电路各部分之间的电压关系,分析具体的ZVS工作过程,推导出各开关ZVS环境的辅助电路参数条件。实验室设计1 kW实验样机波形表明:有源箝位软开关变压器型Z源逆变器可以实现大范围升压功能、同时减少开关损耗并改善EMI影响。验证了理论分析的正确性,以及所提出电路的有效性和实用性。

新型非对称倍压-Z源逆变器

基于Z源变换的传统的单级可升压逆变器在完成逆变的同时能够实现升压的功能,但其升压能力受拓扑本身结构的限制,占空比较高时,容易发生调制因子反调节现象。因此针对现有的技术缺陷,文章提出一种新型高电压增益的单级可升压逆变器(A-VMC-ZSI),通过非对称倍压单元和逆变器直通状态,可以获得较大的升压倍数,且电路中的储能电容具有缓冲直流链电压尖峰的作用,可以满足升压较高的逆变需求。文章对该逆变器进行了稳态分析,得出电压增益,并进行了实验仿真,验证理论的正确性。