辅助二极管谐振极逆变器死区研究

辅助二极管谐振极逆变器（ADRPI）死区的形成受到很多因素的影响。在该文中，通过对软开关化逆变器死区效应的形成机理及影响因素的分析，建立了谐振极逆变器自然形成的死区时间数学模型，分析了死区时间的长短，影响死区时间的主要因素和死区效应对逆变器的影响。通过仿真和实验进行了进一步的验证，为ADRPI软开关化技术的应用奠定了基础。

三相辅助二极管谐振极逆变器的研究

通过详细地分析辅助二极管谐振极逆变器的工作过程,将具有零电压、零电流转换特性的极谐振概念应用于三相逆变器的软开关化的实现,并通过仿真和实验进行进一步的验证。

一种简洁高效的辅助谐振极逆变器

针对辅助谐振极逆变器存在的辅助换流回路结构复杂,逆变器总体效率不高的问题,提出一种简洁高效的辅助谐振极逆变器,所提逆变器的主开关管和辅助开关管公用一套谐振元件完成软开关动作,简化辅助换流回路的结构,降低主开关管的电流应力,减小辅助换流回路中无功能量转化造成的损耗和主开关管的导通损耗,使逆变器达到了简洁高效的目的。根据不同工作模式下的等效电路图,分析逆变器的工作原理,提供该逆变器的软开关实现条件以及最佳参数设计方法。最后,使用IGBT作为开关器件制作一台10kW/16kHz实验样机,实验结果验证所提逆变器具有简洁高效的特点。

辅助谐振变换极逆变器的中点电压稳定控制策略

辅助谐振变换极逆变器(ARCP)在高频大功率领域具有高效率和低损耗的优势。然而实际应用中,中点电压偏移问题会使ARCP软开关失败率增加。文中针对ARCP母线分压电容中点电压偏移以及中点电压偏移导致的主开关管零电压开通失败的问题,提出了一种中点电压自抗扰控制策略。分析了母线电容等效串联电阻(ESR)对中点电压和交流侧电压的影响,建立了可变时序控制模式下包含母线电容ESR的中点电压模型。在此基础上设计了中点电压自抗扰控制器,利用辅助管控制过充电调节时间,实现了三相辅助支路谐振电感电流平衡,达到了中点电压稳定、主开关管零电压开通和提高逆变器效率的目标。与PI控制模式下97.0%的逆变器效率相比,自抗扰控制模式在最大功率下可达97.5%的逆变器效率。该控制策略无需改变电路结构,易于实现。仿真和实验结果验证了所提控制策略的有效性。

一种双辅助谐振极型三相软开关逆变器的研究

针对辅助谐振变换极型逆变器在实际应用中辅助开关管难以实现零电压关断(zero voltage switch,ZVS)这一问题,在一种改进型谐振极逆变器回路拓扑的基础上提出一种双辅助谐振极型软开关逆变器回路拓扑及调制策略。它不仅具有以前讨论过的辅助谐振极逆变器的所有优点,而且可有效避免因回路配线形态所带来的回路寄生电感和寄生电容对辅助开关管的ZVS关断所造成的影响,确保辅助开关管可靠的实现ZVS关断。在所提调制策略下,根据不同工作模式下的等效电路图,分析该逆变器的工作原理、软开关实现条件及参数设计方法。最后使用绝缘栅双极型晶体管作为开关器件制作一台10 k W、16 k Hz样机,通过实验验证该逆变器的有效性。

辅助谐振变换极软开关逆变器分段定时间控制方法

辅助谐振变换极(auxiliary resonant commutatedpole,ARCP)是一种重要的软开关逆变器拓扑,其辅助开关的控制方法会影响到逆变器的效率及可靠性。传统定时间控制方法虽然简单易实现,但该控制方法下,逆变器的轻载效率表现不够理想。通过对定时间控制下ARCP逆变器的电流应力及损耗分布进行详细地分析,找出提高逆变器效率的关键途径,并提出一种新的分段定时间控制方法。该控制方法在不增加控制和电路复杂度的前提下,改善了ARCP逆变器的效率。最后在一台2kW/20kHz实验样机上验证了分析结果。

新型有源辅助谐振极型逆变器的研究

为实现一种结构简单、高效、高频、低电压应力,易于控制的软开关三相逆变器,提出一种新型的三相谐振极型逆变器,它可以实现逆变器的主开关和辅助开关都能实现零电压开关和零电流开关,谐振电路功率小,与传统讨论的辅助谐振极(ARC-PI)逆变器不同,它避免了ARCPI使用的2个大电容,没有中性点电位的变化问题。它的三相谐振电路之间是相互独立的,这就使得逆变器易于应用各种控制策略。选取一相电路,对其工作原理进行了分析,给出了不同工作模式下的等效电路图和最优电路设计。仿真和实验结果都验证了原理的正确性。

辅助谐振极逆变器缓冲回路能耗最小化改进控制策略

针对辅助谐振变换极型逆变器在换流时缓冲回路损耗大这一问题,在一种改进型谐振极逆变器的基础上提出一种改进控制策略。与原控制策略相比,该控制策略不仅能够实现所有主、辅开关管的软开关,而且可将换流时流过缓冲回路的电流最大值控制在换流时刻的负载电流值,避免换流时缓冲回路的谐振电流与换流时刻的负载电流相叠加,从而可有效降低缓冲回路在换流时的环流损耗以及辅助管的电流应力。在改进控制策略下,根据不同工作模式下的等效电路图,分析该逆变器的工作原理、软开关实现条件以及最佳参数设计方法。最后使用IGBT作为开关器件制作一台10kW、16kHz样机,通过实验验证该控制策略的有效性。

具有低能耗辅助电路的三相谐振极逆变器

为优化三相逆变器的效率,提出了一种具有低能耗辅助电路的三相谐振极逆变器,其各相桥臂上分别设置了辅助电路.在辅助电路工作时,主开关可实现零电压软切换,辅助开关可实现零电流软切换,使开关损耗明显降低.此外,在辅助电路的谐振状态结束之后,谐振电感中的剩余电能将只通过1个二极管回馈给储能电容,降低了电能回馈时的辅助电路损耗,有利于实现辅助电路的低能耗.说明了电路的工作流程。实验波形显示主开关和辅助开关能完成软切换.该研究成果对于研发高效率三相逆变器具有参考意义.

无中性点电位变化的辅助谐振变换极逆变器

为实现一种结构简单、可靠性高的三相软开关逆变器,提出一种新型辅助谐振变换极软开关逆变器的拓扑结构,在电路中采用高频变压器来均分直流电源电压,避免了使用大电容,没有中性点电位的变化问题,可靠地实现了主开关器件的零电压开通和辅助开关器件的零电流关断,二极管的反向恢复损耗也被有效降低,而且拓扑结构中设置了变压器的去磁复位电路,可靠地保护了辅助开关器件。对其工作原理进行分析,给出不同工作模式下的等效电路图和回路的参数设计原则。制作一个1 kW的实验样机,通过实验结果验证该软开关逆变器的有效性。

新型双辅助谐振极逆变器及调制策略

针对双辅助谐振极逆变器所存在的双辅助缓冲回路过于复杂和谐振过程之间相互耦合的缺点,该文提出一种新型双辅助谐振极逆变拓扑及调制策略。在保留双辅助谐振极逆变器辅助开关管实现可靠软关断等诸多优点的基础上,完成双辅助缓冲回路的简化和谐振过程的解耦,降低逆变器的成本和耦合谐振带来的系统震荡,提高逆变器的性能和实用性。开关管关断时的电压变化率和双辅助缓冲回路的电流应力可分别独立设定。双辅助缓冲回路流过的最大电流近似等于峰值负载电流,有效降低了双辅助缓冲回路的电流应力和导通损耗,从而使逆变器在全负载范围内维持高效电能变换。在所提调制策略下,根据不同工作模式下的等效电路图,分析新型双辅助谐振极逆变器的工作原理、软开关实现条件及参数设计方法。最后,使用IGBT作为开关器件制作一台10k W/16k Hz样机,通过实验验证该逆变器的有效性。

具有单辅助开关的高效率单相全桥谐振极逆变器

为改善单相全桥逆变器的效率,提出了一种高效率单相全桥谐振极软开关逆变器拓扑结构,其辅助电路与逆变器桥臂相连,且只含有1个辅助开关和少量无源器件.在逆变器工作过程中,主开关和辅助开关都能实现软切换,通过降低开关损耗来实现逆变器高效率运行.文中分析了电路工作过程,实验结果表明开关器件实现了软开关,这为进一步研发高性能的实用新型单相全桥软开关逆变器奠定了技术基础.

具有单辅助开关的谐振直流环节逆变器

为实现一种结构简单、控制方便、高效率、高功率密度的逆变器,提出了一种新型谐振直流环节软开关逆变器的拓扑结构.通过在传统硬开关逆变器的直流环节添加辅助谐振单元,使直流母线电压周期性地归零,可以实现逆变桥主开关器件的零电压开关,而且辅助开关器件可以实现零电流开通和零电压关断.此外,其辅助谐振单元只有一个辅助开关器件,所以该逆变器控制相对简单,硬件成本低.对其工作原理进行分析,给出不同工作模式下的等效电路图和软开关的实现条件.制作一个1k W的实验样机,通过实验结果验证该软开关逆变器的有效性.

直流母线与辅助电路并联的谐振直流环节软开关逆变器

谐振直流环节逆变器的直流母线上通常设置了一个辅助开关器件,制约了其效率提高,这也是其在高功率领域应用推广不多的原因之一。为解决这一问题,文中设计的谐振直流环节软开关逆变器的辅助电路与直流母线并联,辅助开关器件和谐振元件均没有串联在直流母线上,有助于提高效率及降低辅助谐振电路的功率损耗。文中对所设计的电路拓扑结构采用相平面分析法来分析其动力学行为、软开关实现条件以及设计规则,并建立起辅助谐振电路损耗和效率提高值的数学模型。搭建一台10 k W的实验样机,将实验结果和硬开关逆变器比较,结果表明,设计的逆变器满载时的效率提高值高于轻载时的效率提高值。因此,文中所设计的软开关逆变器有利于减小辅助谐振电路的能耗,保障电能的高效利用。

一种新型的零电压谐振极型逆变器

为实现一种结构简单,高效,高频,低的电压应力,易于控制的软开关三相逆变器。该文提出一种新型的三相谐振极逆变器,它可以实现逆变器主开关的零电压开通,辅助开关管的零电流开关,谐振电路功率小,与传统的辅助谐振变换极逆变器(ARCPI)不同,它避免了ARCPI使用的2个大电容,也没有中性点电位的变化问题。与三角形或星型谐振吸收逆变器(RSI)的三相谐振电路之间互相耦合不同,它的三相之间是互相独立的,这就使得逆变器易于应用各种控制策略。该文选取一相电路,对其工作原理进行了分析,给出了在不同工作模式下的等效电路图,仿真和实验结果都验证了原理的正确性。

一种用于电机驱动的极谐振ZVT-PWM三相逆变器

提出了一种驱动大功率交流电机的极谐振零电压过渡脉宽调制（ＲＰ ＺＶＴ－ＰＷＭ）逆变器的改 进电路，并对该电路的ＺＶＴ工作过程进行了详细的理论分析。在该电路中，通过辅助开关的控制，使 得谐振只发生在主开关状态过渡的瞬间，谐振电容既作为主开关关断时的吸收电容，又在主开关开 通时和谐振电感构成谐振回路，为其提供一个ＺＶＴ条件。仿真分析和实验结果验证了逆变桥上主开 关的ＺＶＴ工作过程及本文所提电路的正确性和可行性。

串联谐振逆变器中谐振极的应用和设计方法

提出了在串联谐振逆变器中谐振极的一种设计方法及其实验结果。谐振极电容对串联谐振感应加热电源的影响可用一个实际电流源的方程式表示。利用该方程式及其改进形式，可以很容易地选择合适容量的电容器，并决定相应的最小触发角。实验结果表明，一个合适的谐振极电容，可以减小开关损耗，该设计方法适合于为串联谐振逆变器设计谐振极电容。

结构简单的谐振极型零电流软开关逆变器

针对谐振极型零电流软开关逆变器的拓扑电路的辅助开关较多所导致的逆变器体积大、成本高、效率低以及控制策略复杂等问题,提出一种结构简单的谐振极型零电流软开关逆变器拓扑电路,逆变器的每一相仅使用了1个辅助开关、1个谐振电感、1个谐振电容和2个辅助二极管来完成电路谐振。因此,该拓扑电路可以减小逆变器体积,降低成本,简化控制策略和提高效率。分析了逆变器在不同模式下的工作原理,给出了软开关实现条件和实际参数设计过程,建立了辅助电路功率损耗的数学模型。制作了一台2 k W的单相实验样机和一台6 k W的三相实验样机,实验结果表明该逆变器的主开关和辅助开关器件都可以实现零电流软开关。该软开关逆变器可以降低损耗和提高效率。

具有简单辅助电路的并联谐振直流环节软开关逆变器

为克服传统硬开关逆变器存在的缺点,提出了一种新型并联谐振直流环节软开关逆变器,其辅助谐振电路含有耦合谐振电感,结构相对简单,有利于降低硬件成本。通过辅助电路的谐振使直流母线电压下降到零时,逆变器的主开关可以完成零电压开关,同时辅助开关也可以在辅助谐振电路的工作过程中完成软开关,而且直流母线零电压持续时间可以自由选择,与负载电流和谐振参数无关。文中依据不同工作模式下的等效电路图,对其工作原理进行了分析,给出了软开关的实现条件和逆变器的控制方法。制作了一个140W的实验样机,实验结果表明逆变器的主开关和辅助开关器件都实现了软开关,所以该软开关逆变器能有效地降低开关损耗和提高效率。

新型三相谐振极软开关逆变器

为提高三相逆变器的转换效率,提出了一种新型三相谐振极软开关逆变器拓扑结构,通过在每相桥臂上增加结构简单的辅助电路,实现了主开关的零电压软开通和零电流软关断.逆变器主开关采用金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor,MOSFET)或者绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT)时,都能实现无损耗切换,解决了MOSFET内部结电容造成的容性开通损耗问题和IGBT拖尾电流造成的关断损耗问题.分析了电路的工作过程,实验结果表明开关器件完成了软切换.因此,该拓扑结构对于提高逆变器的性能具有重要意义.