单相高频链逆变器控制策略的研究

发布时间：2021-06-25 03:46

　　近年来,随着科技的迅猛发展,各行各业对DC/AC逆变器的性能提出了越来越高的要求。在新能源发电、航空航天、通信、交通等领域中,通常要求DC/AC逆变器装置具有体积小、重量轻、功率密度大、动态响应快的特点。由于传统的隔离型DC/AC逆变器采用工频变压器隔离技术,无法满足上述要求,因此具有良好性能的高频链逆变器脱颖而出。其研究价值颇为可观,受到了广大科研工作者的青睐。首先,本文以单相高频链逆变器作为研究对象,通过比较和分析各类拓扑的特点及应用场合,确定采用全桥-桥式高频链逆变电路的拓扑结构。其次,介绍了目前常用的几种控制策略,总结了每种控制策略的优缺点,并基于全桥-桥式电路拓扑研究了一种改进的正弦脉宽脉位（SPWPM）控制策略,详细分析了高频链逆变器在该策略下不同时刻的等效电路和工作原理。此控制策略不仅能够有效降低电路中开关管的动作次数,减小开关损耗,而且还能解决后级周波变换器的安全换流问题,提高系统工作的可靠性。章末通过PSIM仿真,验证了所研究控制策略的有效性。接着,论文对前级的全桥逆变器和后级的周波变换器进行模型的搭建,用数学推导的方式证明了该控制策略的可行性,使用PSIM仿真软件对... 

【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校

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【学位级别】：硕士

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图１－１传统低频逆变器结构??－－

￣￣Ｈ?＾?Ｈ?Ｈ??图１－１传统低频逆变器结构??Ｆｉｇ．?１－１?Ｔｏｐｏｌｏｇｙ?ｏｆ?ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ?ｌｏｗ－ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ?ｉｎｖｅｒｔｅｒ??１．３高频链逆变技术??为了解决低频逆变技术的一系列问题，美国科学家Ｐａｕｌ．Ｅｓｐｅｌａｇｅ和Ｂｉｍａｌ．??Ｂｏｓｅ在２０世纪７０年代年提出了高频链逆变技术［１５］。它的核心思想是通过开关管??的高频动作来提升变压器工作的频率，使变压器实现小型化和高频化。对于变压??器来说，有式（１－１）成立：??Ｕ＝ｋＮｆｓＢＪ?（１－１）??式中，一绕组两端的电压；Ａ：—变压器波形系数（方波为４，正弦波为４．４）；??７Ｖ—变压器绕组的匝数；／ｓ—变压器的工作频率；—变压器磁芯的最大磁通密度；??５■—变压器磁芯有效横截面积。??可以看到，当变压器的ｔ／、ｈ?—定时，变压器工作频率＜与＾的乘积成??反比。在相同功率和电压等级下，变压器的工作频率／ｓ越大，则它的匝数和有效??截面积的乘积Ｍ越小，即变压器的重量和体积越小。??科学家Ｍｒ?Ｊａｌａｄｅ在１９８０年从另外一个角度阐述了高频链逆变技术的拓扑结??构［１６］

按功率流动的方向，高频链逆变器可分为单向高频链逆变器和双向高频链逆??变器两种类型。单向高频链逆变器由于需要进行两级功率传输也被称为两级式高??频链逆变器，其电路拓扑如图１－３所示：可以看出它就是由ＤＣ／ＤＣ变换器和ＰＷＭ??逆变器级联构成的。直流侧电压经过高频逆变器后变成高频交流信号，通过高频??变压器进行隔离与传输，之后经过不控整流环节变换为直流信号，最后再通过??ＰＷＭ逆变器以及输出滤波器得到低频交流信号???滤波器ＰＷＭ逆变器滤波器??ｊ?ｉＭｉ器：ｉ频＂ｉｋｉ?「流ＩＴ?￣￣｜?｜?｜?｜??ｒｒｒｒ＼???ｒｒｒ＞ｒ＼?????Ｉ?Ｉ?丨？?？??七｛身?Ｘ?Ｔ：卜??Ｉ?Ｌ＿?Ｊ?Ｕ?ｊ?ｉ＿??ｉ?ｉ??图１－３单向高频逆变器结构??Ｆｉｇ．?１－３?Ｔｏｐｏｌｏｇｙ?ｏｆ?ｕｎｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ?ｈｉｇｈ－ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ?ｌｉｎｋ?ｉｎｖｅｒｔｅｒ??单向高频链逆变器具有以下特点：??（１）?ＤＣ／ＤＣ变换环节中采用高频变压器实现电气隔离和能量传输


本文编号：3248427