基于SiC MOSFET与单相SVPWM技术的高频逆变电源研究
发布时间：2022-02-10 22:38
当今科学技术正以如飞的速度向前发展,作为人类生产生活中不可或缺的供能工具,人们对逆变电源的工作效率与输出质量也有了更高的要求。进入本世纪以来,新一代电力电子器件与数字控制方法高速发展,逆变电源正在向着模块化、高频化、数字化、绿色化的发展趋势迈进,本文对基于SiC MOSFET与单相SVPWM技术的高频逆变电源工作原理与控制方法进行深入分析,研究并设计出了高频逆变电源系统。首先,本文对于逆变电源工作原理、逆变电源常用电路、逆变方法与控制方法做了深入分析,并在MATLAB/Simulink中对本文设计的高频正弦逆变电源单相SVPWM调制算法与系统基于电流电压的双闭环PI控制方法进行了仿真验证。然后,本文对高频逆变电源系统硬件电路进行了设计。硬件电路主要分为主电路与控制电路,主电路主要有AC/DC整流电路、DC/AC逆变电路与LC滤波电路;控制电路以DSP为核心主要有SiC MOSFET驱动电路、电流电压采样电路、触摸屏控制电路与控制系统电源电路。根据设计要求,本文对上述电路设计中的电气参数做了详细计算,根据计算的电气参数并结合实际情况,对电路中器件选型做了详细介绍。作为控制系统的核心,本文...
【文章来源】：山东大学山东省211工程院校985工程院校教育部直属院校
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１髙频逆变电源系统总体框图??５??
?山东大学硕士学位论文???并且具有一定的输出功率和较高的效率，目前半桥式和全桥式逆变电路是??常用的正弦波逆变电路，如图２－４所示。??＋°?ｚｒｉ?＋°￣￣?ｒｒｒ?ｚｒ￣．??ＶＴｌｊｗ?ＶＴ１丨口?ＡＤＩ?Ａ?Ｄ３??＝Ｕｃｉ???〇?〇??Ｕｄ?Ｕｏ?Ｕｄ?＋?Ｕｏ???〇??〇??＝＾Ｃ２?＿?＿??ｍｌａ?２ｉＤ２?ＶＴ＾ａ?ｉ＼Ｄ２?ＶＴ４ｈ?２ｉＤ４??－〇????－〇—?Ｌ—Ｌ?Ｈ＿??（ａ）半桥式逆变电路?（ｂ）全桥式逆变电路??图２－４常用正弦波逆变电路图??由两种逆变电路的特点对比分析可知，全桥逆变电路具有控制灵活、??在相同输出功率下体积更孝输出波形精度较高等特点，更适用于本文设??计的高频逆变电源。故本文设计的主逆变电路选择为全桥式逆变电路。??２．１．３全桥式逆变电路工作原理??如图２－３全桥式逆变电路所示，四个开关管组成两个桥臂，每个桥臂的??两个开关管互补对称导通（即交替导通１８０°?）。图２－５为逆变控制与输出波??形图，下面根据此图结合图２－３说明全桥式逆变电路的工作原理。??ＵｖＴｌ“??￣〇?１?ｒ??ＵｖＴ２‘‘??〇?Ｉｔ??ＵＶＴ３ｔ??ｅ?Ｉ?????〇?Ｌｍｊ￣￣ｔ??ＵＶＴ４“??〇?ｔ＇??Ｕ〇??????１＼?Ｉｎ??〇?ｎ?￣￣?ｔ??图２－５全桥式逆变控制与输出波形图??１１??
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【参考文献】：
期刊论文
[1]燃料电池用隔离升压全桥变换器的研究[J]. 黄亮,高扬,全书海,黄宬. 电力电子技术. 2016(11)
[2]SiC MOSFET特性及其应用的关键技术分析[J]. 张斌锋,许津铭,钱强,张曌,谢少军. 电源学报. 2016(04)
[3]低开关频率下SVPWM同步调制策略比较研究[J]. 王堃,游小杰,王琛琛,周明磊. 中国电机工程学报. 2015(16)
[4]基于三相桥臂坐标的SVPWM过调制方法[J]. 吴德会,夏晓昊,张忠远,李超. 电工技术学报. 2015(01)
[5]整流电路输入浪涌电流抑制电阻的优化设计[J]. 汪邦照,赵艳飞,张进,徐高杰,李善庆. 通信电源技术. 2013(03)
[6]一种新型有源电力滤波器的SVPWM算法[J]. 王文,罗安,黎燕,徐先勇,方璐,吴敬兵,凡福华. 中国电机工程学报. 2012(18)
[7]数字化弧焊逆变电源研究的现状与分析[J]. 王禹华. 热加工工艺. 2012(05)
[8]单相多电平逆变器空间矢量调制技术及其应用[J]. 王立乔,姜旭东. 电工技术学报. 2011(04)
[9]SiC材料及器件的应用发展前景[J]. 王守国,张岩. 自然杂志. 2011(01)
[10]双IGBT缓冲吸收电路研究[J]. 叶敏,曹秉刚. 微电机. 2010(07)
硕士论文
[1]基于碳化硅MOSFET水冷逆变电源的应用研究[D]. 王皓平.华中科技大学 2018
[2]基于SiC MOSFET的无线充电高频电源的设计与实现[D]. 殷志远.北京交通大学 2017
[3]基于半桥型升降压电路的直流变换器的研究[D]. 俞国山.北京交通大学 2017
[4]中点钳位型H桥级联单相整流器SVPWM调制算法研究[D]. 马伟天.西南交通大学 2016
[5]基于DSP数字化逆变焊机的设计与实现[D]. 尹路.湖南工业大学 2014
[6]全桥逆变式数字弧焊电源设计[D]. 赵进.江苏科技大学 2014
[7]单片机模糊PID控制双闭环直流调速系统研究[D]. 宋晓宇.沈阳建筑大学 2011
[8]基于DSP的高频应急电源研究[D]. 唐德炜.电子科技大学 2010
[9]基于数字控制的正弦波逆变电源的研究[D]. 陈威.南京理工大学 2009
[10]大功率逆变电源数字控制与主电路研究[D]. 李琛.西安理工大学 2009
本文编号：3619653
【文章来源】：山东大学山东省211工程院校985工程院校教育部直属院校
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１髙频逆变电源系统总体框图??５??
?山东大学硕士学位论文???并且具有一定的输出功率和较高的效率，目前半桥式和全桥式逆变电路是??常用的正弦波逆变电路，如图２－４所示。??＋°?ｚｒｉ?＋°￣￣?ｒｒｒ?ｚｒ￣．??ＶＴｌｊｗ?ＶＴ１丨口?ＡＤＩ?Ａ?Ｄ３??＝Ｕｃｉ???〇?〇??Ｕｄ?Ｕｏ?Ｕｄ?＋?Ｕｏ???〇??〇??＝＾Ｃ２?＿?＿??ｍｌａ?２ｉＤ２?ＶＴ＾ａ?ｉ＼Ｄ２?ＶＴ４ｈ?２ｉＤ４??－〇????－〇—?Ｌ—Ｌ?Ｈ＿??（ａ）半桥式逆变电路?（ｂ）全桥式逆变电路??图２－４常用正弦波逆变电路图??由两种逆变电路的特点对比分析可知，全桥逆变电路具有控制灵活、??在相同输出功率下体积更孝输出波形精度较高等特点，更适用于本文设??计的高频逆变电源。故本文设计的主逆变电路选择为全桥式逆变电路。??２．１．３全桥式逆变电路工作原理??如图２－３全桥式逆变电路所示，四个开关管组成两个桥臂，每个桥臂的??两个开关管互补对称导通（即交替导通１８０°?）。图２－５为逆变控制与输出波??形图，下面根据此图结合图２－３说明全桥式逆变电路的工作原理。??ＵｖＴｌ“??￣〇?１?ｒ??ＵｖＴ２‘‘??〇?Ｉｔ??ＵＶＴ３ｔ??ｅ?Ｉ?????〇?Ｌｍｊ￣￣ｔ??ＵＶＴ４“??〇?ｔ＇??Ｕ〇??????１＼?Ｉｎ??〇?ｎ?￣￣?ｔ??图２－５全桥式逆变控制与输出波形图??１１??
?山东大学硕士学位论文???并且具有一定的输出功率和较高的效率，目前半桥式和全桥式逆变电路是??常用的正弦波逆变电路，如图２－４所示。??＋°?ｚｒｉ?＋°￣￣?ｒｒｒ?ｚｒ￣．??ＶＴｌｊｗ?ＶＴ１丨口?ＡＤＩ?Ａ?Ｄ３??＝Ｕｃｉ???〇?〇??Ｕｄ?Ｕｏ?Ｕｄ?＋?Ｕｏ???〇??〇??＝＾Ｃ２?＿?＿??ｍｌａ?２ｉＤ２?ＶＴ＾ａ?ｉ＼Ｄ２?ＶＴ４ｈ?２ｉＤ４??－〇????－〇—?Ｌ—Ｌ?Ｈ＿??（ａ）半桥式逆变电路?（ｂ）全桥式逆变电路??图２－４常用正弦波逆变电路图??由两种逆变电路的特点对比分析可知，全桥逆变电路具有控制灵活、??在相同输出功率下体积更孝输出波形精度较高等特点，更适用于本文设??计的高频逆变电源。故本文设计的主逆变电路选择为全桥式逆变电路。??２．１．３全桥式逆变电路工作原理??如图２－３全桥式逆变电路所示，四个开关管组成两个桥臂，每个桥臂的??两个开关管互补对称导通（即交替导通１８０°?）。图２－５为逆变控制与输出波??形图，下面根据此图结合图２－３说明全桥式逆变电路的工作原理。??ＵｖＴｌ“??￣〇?１?ｒ??ＵｖＴ２‘‘??〇?Ｉｔ??ＵＶＴ３ｔ??ｅ?Ｉ?????〇?Ｌｍｊ￣￣ｔ??ＵＶＴ４“??〇?ｔ＇??Ｕ〇??????１＼?Ｉｎ??〇?ｎ?￣￣?ｔ??图２－５全桥式逆变控制与输出波形图??１１??
【参考文献】：
期刊论文
[1]燃料电池用隔离升压全桥变换器的研究[J]. 黄亮,高扬,全书海,黄宬. 电力电子技术. 2016(11)
[2]SiC MOSFET特性及其应用的关键技术分析[J]. 张斌锋,许津铭,钱强,张曌,谢少军. 电源学报. 2016(04)
[3]低开关频率下SVPWM同步调制策略比较研究[J]. 王堃,游小杰,王琛琛,周明磊. 中国电机工程学报. 2015(16)
[4]基于三相桥臂坐标的SVPWM过调制方法[J]. 吴德会,夏晓昊,张忠远,李超. 电工技术学报. 2015(01)
[5]整流电路输入浪涌电流抑制电阻的优化设计[J]. 汪邦照,赵艳飞,张进,徐高杰,李善庆. 通信电源技术. 2013(03)
[6]一种新型有源电力滤波器的SVPWM算法[J]. 王文,罗安,黎燕,徐先勇,方璐,吴敬兵,凡福华. 中国电机工程学报. 2012(18)
[7]数字化弧焊逆变电源研究的现状与分析[J]. 王禹华. 热加工工艺. 2012(05)
[8]单相多电平逆变器空间矢量调制技术及其应用[J]. 王立乔,姜旭东. 电工技术学报. 2011(04)
[9]SiC材料及器件的应用发展前景[J]. 王守国,张岩. 自然杂志. 2011(01)
[10]双IGBT缓冲吸收电路研究[J]. 叶敏,曹秉刚. 微电机. 2010(07)
硕士论文
[1]基于碳化硅MOSFET水冷逆变电源的应用研究[D]. 王皓平.华中科技大学 2018
[2]基于SiC MOSFET的无线充电高频电源的设计与实现[D]. 殷志远.北京交通大学 2017
[3]基于半桥型升降压电路的直流变换器的研究[D]. 俞国山.北京交通大学 2017
[4]中点钳位型H桥级联单相整流器SVPWM调制算法研究[D]. 马伟天.西南交通大学 2016
[5]基于DSP数字化逆变焊机的设计与实现[D]. 尹路.湖南工业大学 2014
[6]全桥逆变式数字弧焊电源设计[D]. 赵进.江苏科技大学 2014
[7]单片机模糊PID控制双闭环直流调速系统研究[D]. 宋晓宇.沈阳建筑大学 2011
[8]基于DSP的高频应急电源研究[D]. 唐德炜.电子科技大学 2010
[9]基于数字控制的正弦波逆变电源的研究[D]. 陈威.南京理工大学 2009
[10]大功率逆变电源数字控制与主电路研究[D]. 李琛.西安理工大学 2009
本文编号：3619653
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