一种单级三相Cuk三电平逆变器研究

该文提出一种单级三相Cuk三电平逆变器。该逆变器由Cuk飞跨电容型三电平DC-DC变换器进行三相拓展而构成。借助于Cuk变换器可升降压的工作特性,该逆变器具备实现升降压逆变的能力,同时兼顾三电平逆变器在中高功率应用场合中的优势。此外,本文采用载波相移调制方式,实现了飞跨电容的电压自平衡。首先介绍该逆变器的拓扑结构与调制方式,然后分析该逆变器在载波相移调制方式下的工作模式与工作特性,并在此基础上推导电路稳态数学关系与输入输出电压增益。最终确定电压闭环的控制策略,并通过仿真与实验结果验证该逆变器可实现单级升降压,且输出电压增益范围宽,适合应用于可再生能源发电领域。

一种新型交错式三电平Cuk变换器

针对某些特殊场合对变换器输出电压质量的严格要求,提出一种新型交错式三电平Cuk型变换器。采用一种新型交错对称式电路结构,不仅简单,而且兼具Cuk型电路和三电平电路的优势。设计变换器结构,分析变换器工作原理,推导输出电压表达式;针对变换器工作特性,进行参数设计和闭环控制器设计。同时,运用Saber仿真软件完成了仿真验证,证实了所设计变换器的正确性和可行性。

无刷直流电机转矩脉动抑制系统的新型拓扑研究

无刷直流电机在换相过程中产生的转矩脉动,已严重阻碍其在航空、航天等领域的广泛应用。通过分析无刷直流电机在换相过程中产生转矩脉动的原因,设计了一种CUK-NPC拓扑,该拓扑通过前级CUK变换器代替传统直流电源,有效提高了输出电压范围,并采用中点钳位型三电平逆变桥进一步提高抑制效果。CUK-NPC拓扑控制策略使导通相与关断相电流变化速率相同,非换相相电流保持恒定,从而达到抑制换相转矩脉动的目的。实验结果表明:该拓扑结构以及控制策略能有效应用于无刷直流电机驱动系统,电机在不同速度阶段换相转矩脉动都得到了明显抑制。

隔离式三电平交-交直接变换器

提出一种新型的隔离式三电平交-交直接变换器,该变换器可将不稳定的电网电压变换成稳定可调的优质正弦交流电。隔离式三电平交-交直接变换器拓扑由2个隔离式丘克(Cuk)变换器叠加组合而成,应用具有双向阻断功能的交流开关单元实现交流斩控。从理论上分析了该变换器的工作原理以及输出电感上出现的3种电平,公式推导了变换器输入/输出关系,制定了电压瞬时值反馈高频交流斩波的控制策略,给出了控制电路原理框图。通过对变换器建模仿真,结果证明了理论分析和控制策略的正确性,验证了变换器具有电气隔离、功率密度高、开关电压应力低、输出电压纹波小等特点。