双Boost并联输出型逆变器研究
发布时间：2021-01-05 09:13
在此提出一种输出并联型双Boost半桥逆变器。相对于输出串联方式,该逆变器工作电流仅流经单个电路单元,经过的器件数少,且输入与输出共地,易构建三相系统。此外,通过改进控制策略使得电路在一个周期内的任一时刻只有一个开关管工作于高频状态,减小了开关次数,有效提升了变换器的效率。该逆变器在开关损耗、通态损耗以及体积上都有明显改善。分析了电路的工作原理,对输出桥臂电压的波形进行了谐波分析并由分析结果提出间接控制方案,对变换器进行建模求得其传递函数并设计其环路补偿函数令系统具有良好的稳定性以及动态特性,结合Matlab说明了输入电压对桥臂电压谐波的影响。设计并制作了一台500 W原理样机,实验结果都验证了理论分析的正确性。
【文章来源】：电力电子技术. 2020年11期 北大核心
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
图２关键波形??Ｆｉｇ．?２?Ｋｅｙ?ｗａｖｅｆｏｒｍｓ??
少，有??待深入开展。在此以并联输出双Ｂｏｏｓｔ逆变器为??例，通过改进电路结构与控制方法，使得电路任一??时刻只有一个开关管高频调制，减少了开关次数，??提高了变换效率。减小了桥臂中点输出电压谐波??的同时，使得电路中无源器件的体积大为减校此??外，该构建方式使得电流经过的器件数量少，从整??体上减小开关损耗、通态损耗以及磁件损耗，提升??了变换器的效率。??２拓扑与原理??由于所研宂的是升压逆变器，在此以双Ｂｏｏｓｔ??半桥逆变器对输出并联型组合逆变器进行说明，??见图１。由于单级升压逆变器输出电压瞬时值具??有高于和低于输入直流电压值的状态，但稳态工??作时的Ｂｏｏｓｔ变换器输出电压髙于输入电压，因此??在输出电压绝对值低于输入电压时，需要Ｂｏｏｓｔ电??路１，２同时工作。Ｂｏｏｓｔ电路１，２分别工作于输出??电压的正负半周。双向开关Ｖｄ（Ｖ３，Ｖ４组成）作用??是在进行降压时实现桥臂中点／Ｖ的三电平输出。??图１并联输出型双Ｂｏｏｓｔ逆变器??Ｆｉｇ．?１?Ｐａｒａｌｌｅｌ?ｏｕｔｐｕｔ?ｄｏｕｂｌｅ?Ｂｏｏｓｔ?ｉｎｖｅｒｔｅｒ??逆变器的主要驱动波形及桥臂中点电压％??波形如图２所示。输出并联型双Ｂｏｏｓｔ半桥升压??逆变器的工作模态分析如下。??图２关键波形??Ｆｉｇ．?２?Ｋｅｙ?ｗａｖｅｆｏｒｍｓ??模态Ｉ?％为ｔ／ｉＳＯＶ乂＞０，￥，调制工作，??Ｖ３常通。当Ｖ，导通时，Ｕｙｖ＝ｔ／ｉ；当乂，关断时乂从??Ｖ４的体二极管续流，此时％＝０?ＶａＶｂ，调制工作，Ｖ，??常通，此时Ｂｏｏｓｔ电路直接将输入电压进行逆变，??半桥电路起换向作用，１＾＝丨《。丨。??模态ｎ?ｕｄｕｊ，ｉ
?Ｌ?ｊ赴攀前４．??…朴愕函数…丨补偿??补偿邊、－．??１０－２??１?１０２??ｆ／Ｈｚ??（ａ）电流环特性??１０４??１０—２??１?１０２?１?０４?１?０６??／／Ｈｚ??（ｂ）电压环特性??图４?Ｂｏｏｓｔ模式下电压、电流环特性??Ｆｉｇ．?４?Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ?ｏｆ?ｖｏｌｔａｇｅ?ａｎｄ?ｃｕｎｅｎｔ?ｌｏｏｐ?ｉｎ?Ｂｏｏｓｔ?ｍｏｄｅ??４．２?Ｂｕｃｋ?模式??变换器工作于Ｂｕｃｋ模式下时，使用单电压环??对系统进行控制，同样在其等效电路的基础上使??用基本建模法求得输出电压对占空比传递函数：??Ｇｕｄ（Ｓ?）：??ＲＪＡ??ｓ２ＬＣＲ，＋ｓＬ＋ｌ??１１??ｄ（ｓ）??Ｅ??Ｓ＊：￡＝／ａｂ，［ｃ，，ｌｃ／？Ｌ）＋ｓ３ａｂｌｚＡ，）＋ｓ２［ｉｈｌｃｂｌｆｌＬ＋［ｂ，ｃ／？Ｌ＋（ｚｙ）２．??ＬＣＲＬ］＋ｓ［ＵＭＤ＇ｙＬ］＋（Ｄ＇）２Ｒｌｏ??同样求得其输出电压对输出滤波电感电流的??传递函数为：??Ｕｃ（ｓ）?＿?Ｒｌ??ｓＣＲＬ＋ｌ??（８）??采用直接双环控制会导致系统阶数过高，给??电流补偿环路的参数设计带来一定困难。这里提??出一种间接电压电流控制方法，对变换器的传递??函数进行降阶处理。??合理选择调制比Ｍ，即可消除桥臂中点电压??低频谐波，工频含量经过滤波器后不会受到抑制，??而高次谐波则得到较大衰减，因此在Ｂｏｏｓｔ模式下??控制母线电压及Ｂｏｏｓｔ电感电流便可间接控制输??出电压，使其能跟随正弦基准而在系统输出端获??得纯净的工频正弦输出电压。通过间接控制法获??得的Ｂｏｏｓｔ电感电流对开关管占空比的传递函数：??—ｓＣ
本文编号：2958408
【文章来源】：电力电子技术. 2020年11期 北大核心
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
图２关键波形??Ｆｉｇ．?２?Ｋｅｙ?ｗａｖｅｆｏｒｍｓ??
少，有??待深入开展。在此以并联输出双Ｂｏｏｓｔ逆变器为??例，通过改进电路结构与控制方法，使得电路任一??时刻只有一个开关管高频调制，减少了开关次数，??提高了变换效率。减小了桥臂中点输出电压谐波??的同时，使得电路中无源器件的体积大为减校此??外，该构建方式使得电流经过的器件数量少，从整??体上减小开关损耗、通态损耗以及磁件损耗，提升??了变换器的效率。??２拓扑与原理??由于所研宂的是升压逆变器，在此以双Ｂｏｏｓｔ??半桥逆变器对输出并联型组合逆变器进行说明，??见图１。由于单级升压逆变器输出电压瞬时值具??有高于和低于输入直流电压值的状态，但稳态工??作时的Ｂｏｏｓｔ变换器输出电压髙于输入电压，因此??在输出电压绝对值低于输入电压时，需要Ｂｏｏｓｔ电??路１，２同时工作。Ｂｏｏｓｔ电路１，２分别工作于输出??电压的正负半周。双向开关Ｖｄ（Ｖ３，Ｖ４组成）作用??是在进行降压时实现桥臂中点／Ｖ的三电平输出。??图１并联输出型双Ｂｏｏｓｔ逆变器??Ｆｉｇ．?１?Ｐａｒａｌｌｅｌ?ｏｕｔｐｕｔ?ｄｏｕｂｌｅ?Ｂｏｏｓｔ?ｉｎｖｅｒｔｅｒ??逆变器的主要驱动波形及桥臂中点电压％??波形如图２所示。输出并联型双Ｂｏｏｓｔ半桥升压??逆变器的工作模态分析如下。??图２关键波形??Ｆｉｇ．?２?Ｋｅｙ?ｗａｖｅｆｏｒｍｓ??模态Ｉ?％为ｔ／ｉＳＯＶ乂＞０，￥，调制工作，??Ｖ３常通。当Ｖ，导通时，Ｕｙｖ＝ｔ／ｉ；当乂，关断时乂从??Ｖ４的体二极管续流，此时％＝０?ＶａＶｂ，调制工作，Ｖ，??常通，此时Ｂｏｏｓｔ电路直接将输入电压进行逆变，??半桥电路起换向作用，１＾＝丨《。丨。??模态ｎ?ｕｄｕｊ，ｉ
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