高频隔离型单相逆变器及其软开关技术研究
发布时间：2020-12-20 12:36
高频隔离型单相逆变器因为具有较小的体积,所以在很多应用场合备受欢迎,如光伏发电,UPS,电动汽车,航空航天等领域。传统的高频隔离型单相逆变器仅仅提高了前级DC/DC部分的开关频率进而减小了变压器的体积,而后级DC/AC部分仍处于低频的硬开关状态。故本文将在传统的高频隔离型单相逆变器基础上提高DC/AC部分的开关频率,进而研究真正意义上的高频隔离型单相逆变器。本文研究的高频隔离型单相逆变器的前级电路采用零电压零电流开关(ZVZCS)型移相全桥(PSFB)变换器并对其进行了原理分析和参数设计。而针对传统后级单相逆变器存在共模噪声问题,提出了一种从本质上减小共模噪声的新型双端接地型逆变器。现在研究的逆变器的软开关技术,大多都需要采用辅助电路或者需要过零点检测电路的临界导通模式(Critical Conduction Mode,CRM)的控制方式。而本文提出了一种无需辅助电路和过零点检测电路的简单的软开关方案,利用计算频率的方法使得电感电流在开关周期内实现双向流动,进而为每个桥臂的上下开关管实现零电压开通(ZVS)提供了条件。本文对新电路进行了工作模态分析和数学建模,精确地为开关管实现ZVS提...
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
977-2017年全球能源消费结构变化图(单位%)
第1章绪论-11-表1-1Si，SiC和GaN半导体材料的物理参数SiSiCGaN4H-SiC6H-SiC3C-SiC禁带宽度(ev)(<5K)1.123.263.02.23.39本征载流子浓度ni(cm-3)1×1078.2×10-92.3×10-66.91.9×10-10击穿电场(MV/cm)0.3332.41.23.3热导率(W/cm·K)1.54.94.94.91.3饱和速度(cm/s)1×1072×1072×1072×1072.2×107介电常数11.8109.79.69溶点(C)1420283028302100(升华)-电子迁移率(cm2/V·s)1200||c-axis800perpc-axis800||c-axis60perpc-axis4009001250空穴迁移率(cm2/V·s)4201159040250图1-9Si，Sic和GaN器件的效率图线图，可以明显看出，不论在低功率应用领域还是高功率应用领域SiC和GaN器件的工作效率都比传统的Si器件高。由于Si器件的工作效率不高，损耗较大，所以需要较大的散热片的体积，进而会影响整个电源的体积。图1-10为Si、SiC和GaN器件在不同温度下的损耗和散热片体积对照图，明显可以看出GaN器件的损耗最小，且所需的散热片的体积最小，SiC器件次之，Si器件最大。图1-11和图1-12分别是Si、SiC和GaN器件的驱动电压和驱动损耗，从中可以看出它们在低频下门极驱动损耗相差无几，但是在高频下GaN器件的损耗最小，SiC器件次之，Si器件最大。
燕山大学工学硕士学位论文-12-图1-10Si，Sic和GaN器件在不同温度下的损耗和散热片体积对照图a)GaNb)SiCc)IGBT图1-11Si，Sic和GaN器件驱动电压图图1-12Si，Sic和GaN器件门极驱动损耗对比图从以上可以得出，GaN器件的特性最高，Sic器件次之，Si器件最大。Si基IGBT器件一般的工作频率为几十千赫兹，所以也不适合应用于高频电力电子领域。虽然GaN器件的特性最好，但是GaN器件成本比SiC器件高，可靠性没有SiC器件高，而且
【参考文献】：
期刊论文
[1]SiC MOSFET驱动电路设计与实验分析[J]. 邹世凯,胡冬青,黄仁发,崔志行,梁永生. 电气传动. 2017(09)
[2]基于新型拓扑的车载充电机用直流变换器设计[J]. 蒋晶,高峰. 机电一体化. 2016(10)
[3]开关频率500kHz的软开关SiC单相逆变器[J]. 李雅文,何宁,陈烨楠,徐德鸿. 电力电子技术. 2016(09)
[4]SiC MOSFET开关特性及驱动电路的设计[J]. 刘仿,肖岚. 电力电子技术. 2016(06)
[5]15kW全桥LLC谐振变换器的设计[J]. 王跃,张长松,韩小庆,李志刚. 电力电子技术. 2014(06)
[6]移相全桥ZVZC软开关DC-DC稳压电源分析与设计[J]. 吕春锋,韩超,刘志伟. 电源技术. 2013(07)
[7]高功率密度逆变电源研制[J]. 骆志伟,李信,胡龙龙,张忠相. 电源世界. 2010(08)
[8]直流开关电源的软开关技术及其新发展[J]. 李金鹏,尹华杰. 电工技术杂志. 2004(07)
博士论文
[1]大容量碳化硅MOSFET模块及变流器应用关键技术研究[D]. 张雷.中国矿业大学 2019
硕士论文
[1]15kW直流充电桩功率模块的研制[D]. 姬鹏远.华东交通大学 2018
[2]隔离型光伏逆变器并联系统控制研究[D]. 齐飞.燕山大学 2018
[3]基于移相全桥和同步整流技术的大功率开关电源研究[D]. 胡鹏飞.华南理工大学 2018
[4]SiC功率器件特性及其在Buck变换器中的应用研究[D]. 赵斌.南京航空航天大学 2014
[5]光伏发电系统移相全桥DC/DC变换器及控制方法研究[D]. 刘春美.西安理工大学 2010
[6]基于DSP的移相全桥ZVZCS直流变换器研究[D]. 张小华.哈尔滨理工大学 2008
[7]大功率移相全桥变换器若干关键技术研究[D]. 周玉飞.浙江大学 2007
[8]数字化移相全桥ZVZCS直流变换器的研究[D]. 陈警.华中科技大学 2004
本文编号：2927875
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
977-2017年全球能源消费结构变化图(单位%)
第1章绪论-11-表1-1Si，SiC和GaN半导体材料的物理参数SiSiCGaN4H-SiC6H-SiC3C-SiC禁带宽度(ev)(<5K)1.123.263.02.23.39本征载流子浓度ni(cm-3)1×1078.2×10-92.3×10-66.91.9×10-10击穿电场(MV/cm)0.3332.41.23.3热导率(W/cm·K)1.54.94.94.91.3饱和速度(cm/s)1×1072×1072×1072×1072.2×107介电常数11.8109.79.69溶点(C)1420283028302100(升华)-电子迁移率(cm2/V·s)1200||c-axis800perpc-axis800||c-axis60perpc-axis4009001250空穴迁移率(cm2/V·s)4201159040250图1-9Si，Sic和GaN器件的效率图线图，可以明显看出，不论在低功率应用领域还是高功率应用领域SiC和GaN器件的工作效率都比传统的Si器件高。由于Si器件的工作效率不高，损耗较大，所以需要较大的散热片的体积，进而会影响整个电源的体积。图1-10为Si、SiC和GaN器件在不同温度下的损耗和散热片体积对照图，明显可以看出GaN器件的损耗最小，且所需的散热片的体积最小，SiC器件次之，Si器件最大。图1-11和图1-12分别是Si、SiC和GaN器件的驱动电压和驱动损耗，从中可以看出它们在低频下门极驱动损耗相差无几，但是在高频下GaN器件的损耗最小，SiC器件次之，Si器件最大。
燕山大学工学硕士学位论文-12-图1-10Si，Sic和GaN器件在不同温度下的损耗和散热片体积对照图a)GaNb)SiCc)IGBT图1-11Si，Sic和GaN器件驱动电压图图1-12Si，Sic和GaN器件门极驱动损耗对比图从以上可以得出，GaN器件的特性最高，Sic器件次之，Si器件最大。Si基IGBT器件一般的工作频率为几十千赫兹，所以也不适合应用于高频电力电子领域。虽然GaN器件的特性最好，但是GaN器件成本比SiC器件高，可靠性没有SiC器件高，而且
【参考文献】：
期刊论文
[1]SiC MOSFET驱动电路设计与实验分析[J]. 邹世凯,胡冬青,黄仁发,崔志行,梁永生. 电气传动. 2017(09)
[2]基于新型拓扑的车载充电机用直流变换器设计[J]. 蒋晶,高峰. 机电一体化. 2016(10)
[3]开关频率500kHz的软开关SiC单相逆变器[J]. 李雅文,何宁,陈烨楠,徐德鸿. 电力电子技术. 2016(09)
[4]SiC MOSFET开关特性及驱动电路的设计[J]. 刘仿,肖岚. 电力电子技术. 2016(06)
[5]15kW全桥LLC谐振变换器的设计[J]. 王跃,张长松,韩小庆,李志刚. 电力电子技术. 2014(06)
[6]移相全桥ZVZC软开关DC-DC稳压电源分析与设计[J]. 吕春锋,韩超,刘志伟. 电源技术. 2013(07)
[7]高功率密度逆变电源研制[J]. 骆志伟,李信,胡龙龙,张忠相. 电源世界. 2010(08)
[8]直流开关电源的软开关技术及其新发展[J]. 李金鹏,尹华杰. 电工技术杂志. 2004(07)
博士论文
[1]大容量碳化硅MOSFET模块及变流器应用关键技术研究[D]. 张雷.中国矿业大学 2019
硕士论文
[1]15kW直流充电桩功率模块的研制[D]. 姬鹏远.华东交通大学 2018
[2]隔离型光伏逆变器并联系统控制研究[D]. 齐飞.燕山大学 2018
[3]基于移相全桥和同步整流技术的大功率开关电源研究[D]. 胡鹏飞.华南理工大学 2018
[4]SiC功率器件特性及其在Buck变换器中的应用研究[D]. 赵斌.南京航空航天大学 2014
[5]光伏发电系统移相全桥DC/DC变换器及控制方法研究[D]. 刘春美.西安理工大学 2010
[6]基于DSP的移相全桥ZVZCS直流变换器研究[D]. 张小华.哈尔滨理工大学 2008
[7]大功率移相全桥变换器若干关键技术研究[D]. 周玉飞.浙江大学 2007
[8]数字化移相全桥ZVZCS直流变换器的研究[D]. 陈警.华中科技大学 2004
本文编号：2927875
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