www.久久久久|狼友网站av天堂|精品国产无码a片|一级av色欲av|91在线播放视频|亚洲无码主播在线|国产精品草久在线|明星AV网站在线|污污内射久久一区|婷婷综合视频网站

當(dāng)前位置:首頁 > 電源 > 功率器件
[導(dǎo)讀]提出并深入研究了高頻脈沖交流環(huán)節(jié)逆變器電路拓撲族及其雙極性移相控制策略。借助周波變換器換流重疊和輸出濾波電感電流極性選擇,該雙極性移相控制策略實現(xiàn)了變壓器漏感能量和濾波電感電流的自然換流

    摘要:提出并深入研究了高頻脈沖交流環(huán)節(jié)逆變器電路拓撲族及其雙極性移相控制策略。借助周波變換器換流重疊和輸出濾波電感電流極性選擇,該雙極性移相控制策略實現(xiàn)了變壓器漏感能量和濾波電感電流的自然換流,解決了這類逆變器固有的電壓過沖和換流重疊期間周波變換器的環(huán)流現(xiàn)象,實現(xiàn)了逆變橋功率器件的零電壓開關(guān)和周波變換器功率器件的零電流開關(guān)。仿真與原理試驗結(jié)果均證實了這種雙極性移相控制策略的可行性和理論分析的正確性。

    關(guān)鍵詞:高頻脈沖交流環(huán)節(jié);雙極性移相控制;零電壓零電流開關(guān);周波變換器;換流重疊

引言

傳統(tǒng)的逆變技術(shù)雖然成熟可靠、應(yīng)用廣泛,但存在體積大且笨重、音頻噪音大、系統(tǒng)動態(tài)特性差等缺點[1]。用高頻變壓器替代傳統(tǒng)逆變器中的工頻變壓器,克服了傳統(tǒng)逆變器的缺點,顯著提高了逆變器的特性。高頻脈沖交流環(huán)節(jié)逆變器[1][2]具有雙向功率流、兩級功率變換(DC/HFAC/LFAC)、變換效率和可靠性高等特點,但存在周波變換器器件換流時的電壓過沖現(xiàn)象等缺點,通常需要采用緩沖電路或有源電壓箝位電路來吸收存儲在漏感中的能量,從而降低了變換效率或增添了電路的復(fù)雜性。

因此,在不增加電路拓撲復(fù)雜性的前提下,如何解決高頻脈沖交流環(huán)節(jié)逆變器固有的電壓過沖現(xiàn)象和實現(xiàn)周波變換器的軟換流,是這類逆變器的研究重點。

1 高頻脈沖交流環(huán)節(jié)逆變器電路拓撲族

高頻脈沖交流環(huán)節(jié)逆變器電路拓撲族,如圖1所示。這類電路由高頻逆變器、高頻變壓器、周波變換器構(gòu)成,具有電路拓撲簡潔、兩級功率變換(DC/HFAC/LFAC)、雙向功率流、變換效率高等優(yōu)點。

圖1(a)及圖1(b)所示推挽式電路適用于低壓輸入變換場合,圖1(c)~圖1(f)所示橋式電路適用于高壓輸入變換場合;圖1(a),圖1(c)及圖1(e)所示全波式電路適用于低壓大電流輸出場合,而圖1(b),圖1(d)及圖1(f)所示橋式電路適用于高壓小電流輸出場合。

2 雙極性移相控制高頻脈沖交流環(huán)節(jié)逆變器穩(wěn)態(tài)分析

2.1 雙極性移相控制原理

以全橋全波式電路拓撲為例,其雙極性移相控制原理,如圖2所示。輸出電壓uo與正弦基準電壓uref比較,經(jīng)PI調(diào)節(jié)器得到誤差放大信號ue,ue分別與極性相反的兩個載波信號uc1及uc2比較后,經(jīng)上升沿二分頻,再按輸出濾波電流極性選擇導(dǎo)通,得到開關(guān)S5及S6的驅(qū)動信號。開關(guān)S7及S8的驅(qū)動信號分別與S5及S6的信號反相互補,并且有換流重疊時間(圖2中未畫出)。將載波信號uc1二分頻后得到開關(guān)S1和S4的驅(qū)動信號,反相后得到開關(guān)S2和S3的驅(qū)動信號。

圖2 高頻脈沖交流環(huán)節(jié)逆變器電路拓撲及其雙極性移相控制原理

讓周波變換器的功率開關(guān)S5與S7(S6與S8)之間存在換流重疊導(dǎo)通時間、功率開關(guān)S5與S6(S7與S8)按濾波電感電流iLf極性選擇導(dǎo)通,從而使得該控制方案具有如下優(yōu)點:

1)周波變換器換流重疊期間實現(xiàn)了變壓器漏感能量的自然換流,實現(xiàn)了功率器件的零電流開關(guān),解決了固有的電壓過沖現(xiàn)象;

2)實現(xiàn)了濾波電感電流的自然續(xù)流;

3)濾波電感電流極性選擇信號的引入避免了換流重疊期間周波變換器中的環(huán)流現(xiàn)象;

4)每個開關(guān)周期內(nèi)兩次交流側(cè)的能量回饋實現(xiàn)了逆變橋所有功率器件的零電壓開通。

功率開關(guān)S5、S6與S1、S4(S7、S8與S2、S3)之間的驅(qū)動信號均有相位差θ(0≤θ≤180°),在一個開關(guān)周期的共同導(dǎo)通時間DTs/2可表示為

DTs/2=Ts(180°-θ)/(2×180°)   (1)

式中:Ts為開關(guān)周期。

由于移相角θ和共同導(dǎo)通時間DTs/2均按正弦規(guī)律變化,且輸出濾波器前端電壓uDC為雙極性SPWM波,因此這種控制方式稱為雙極性移相控制。調(diào)節(jié)移相角θ可以實現(xiàn)輸入電壓或負載變化時輸出電壓的穩(wěn)定。

2.2 穩(wěn)態(tài)分析

設(shè)變壓器原、副邊漏感相等,即Llk1=Llk2=Llk3=Llk。一個開關(guān)周期內(nèi)逆變器有12種工作模式,如圖3所示。

圖3 abc

圖3 一個開關(guān)周期內(nèi)的穩(wěn)態(tài)原理波形

1)t=t1~t2:t1時刻,功率開關(guān)S1及S4實現(xiàn)了ZVS開通,輸出濾波電感電流iLf經(jīng)功率開關(guān)S7及S8續(xù)流,交流側(cè)能量經(jīng)D1及D4回饋到直流電源,如圖3(b)所示。

2)t=t2~t3:t2時刻S5實現(xiàn)了ZCS開通,在此換流重疊期間,iLf由S7、S8和S5、S6兩路流通,i2快速增長,i3快速下降;i1快速由負轉(zhuǎn)換為正,如圖3(c)所示。設(shè)變壓器原邊繞組感應(yīng)電動勢為e,則有

設(shè)磁化電感LM和輸出濾波電感Lf均遠大于漏感,磁化電流iM忽略不計,在換流重疊期間內(nèi)iLf變化率很小,則可得

由式(9)可知,i2及i3的變化率為N1Ui/(3N2Llk),i1的變化率為2Ui/(3Llk),D、C兩點電位相等。當(dāng)i2上升到iLf值時,i3下降到零。由于開關(guān)S8的阻斷,i3下降到零后不能負向增長,式(9)不再成立,開關(guān)S7與S5之間實現(xiàn)了ZCS軟換流。由式(9)可知,換流重疊時間tco為

tco(>=)t3-t2=3ILfm(N2Llk)/(N1Ui)    (10)

式中:ILfm為額定負載時濾波電感電流的峰值。

3)t=t3~t4:t3時刻,開關(guān)S5及S7之間軟換流結(jié)束。iLf經(jīng)S5及S6流通,i1經(jīng)S1及S4流通,能量從直流側(cè)傳遞到交流側(cè),如圖3(d)所示。

4)t=t4~t5:t4時刻,開關(guān)S7零電流關(guān)斷,如圖3(d)所示。

5)t=t5~t6:t5時刻,開關(guān)S1及S4 ZVS關(guān)斷,C1及C4充電,C2及C3放電。開關(guān)S2及S3的漏源電壓uDS2、uDS3下降,如圖3(e)所示。

6)t=t6~t7:t6時刻uDS2及uDS3下降到零,然后,i1經(jīng)D2及D3續(xù)流,變壓器原邊漏感能量和交流側(cè)能量均回饋到直流電源,如圖3(f)所示。t7時刻,S2及S3零電壓開通。

t7時刻以后的半個開關(guān)周期工作過程與前半及其開關(guān)狀態(tài)等值電路個開關(guān)周期相似。

3 仿真與原理試驗

設(shè)計實例:全橋全波式電路拓撲,雙極性移相控制策略,額定容量S=1kVA,輸入電壓(直流)Ui=270(1±10%)V,輸出電壓(交流)Uo=115V,輸出電壓頻率fo=400Hz,負載功率因數(shù)-0.75~0.75,開關(guān)頻率fs=50kHz,匝比N1/N2=22/22,濾波電感Lf=1mH,濾波電容Cf=4.7μF/250V。

3.1仿真結(jié)果與討論

不同輸入電壓、不同負載時的穩(wěn)態(tài)仿真波形,如圖4所示。圖4(e)中,uGS1、uGS2、uGE5、uGE7分別為功率開關(guān)S1、S2、S5、S7的驅(qū)動信號。濾波器前端電壓uDC為三電平雙極性SPWM波;功率開關(guān)S1~S4實現(xiàn)了ZVS,功率開關(guān)S5~S8實現(xiàn)了ZCS;逆變器具有良好的負載適應(yīng)能力和穩(wěn)壓性能。仿真結(jié)果與理論分析一致。

圖4 1kVA雙極性移相控制逆變器仿真波形

3.2 試驗結(jié)果與討論

1kVA DC 270V/AC 115V 400Hz雙極性移相控制高頻脈沖交流環(huán)節(jié)逆變器由功率電路、控制電路、機內(nèi)輔助電源3大部分構(gòu)成。控制電路主要由基準正弦波電路、誤差放大電路、電感電流極性判斷電路、控制信號產(chǎn)生電路(2片UC3879移相控制芯片)和驅(qū)動電路等組成。開關(guān)S1~S4選用IRFP460 MOSFET(20A/500V),開關(guān)S5~S8選用HGTG10N120BND IGBT(35A/1200V),驅(qū)動電路選用A3120芯片。

原理試驗波形如圖5所示。在輸出濾波電感電流過零點附近,輸出電壓波形存在畸變,這是由周波變換器引入了電流極性選擇信號所導(dǎo)致。試驗結(jié)果證實了這類逆變器的可行性。

圖5 原理試驗波形

4 結(jié)語

1)高頻脈沖交流環(huán)節(jié)逆變器拓撲族,包括推挽全波式等6種電路。

2)借助周波變換器換流重疊和輸出濾波電感電流極性選擇,雙極性移相控制策略實現(xiàn)了變壓器漏感能量和濾波電感電流的自然換流,解決了固有的電壓過沖和環(huán)流現(xiàn)象,實現(xiàn)了逆變橋ZVS開關(guān)和周波變換器ZCS開關(guān)。

3)仿真與原理試驗結(jié)果均證實了這種移相控制策略的可行性和理論分析的正確性。

本站聲明: 本文章由作者或相關(guān)機構(gòu)授權(quán)發(fā)布,目的在于傳遞更多信息,并不代表本站贊同其觀點,本站亦不保證或承諾內(nèi)容真實性等。需要轉(zhuǎn)載請聯(lián)系該專欄作者,如若文章內(nèi)容侵犯您的權(quán)益,請及時聯(lián)系本站刪除。
換一批
延伸閱讀

舍弗勒首次為中國頭部車企大規(guī)模生產(chǎn)高壓逆變磚 天津工廠一年內(nèi)完成量產(chǎn)準備,逆變器模塊性能參數(shù)顯著提升 與合作伙伴羅姆半導(dǎo)體共研尖端碳化硅技術(shù),效率更高、性能更優(yōu) 模塊化可擴展設(shè)計使逆變磚易于集成,可廣泛...

關(guān)鍵字: 逆變 高壓 逆變器 集成

Bourns 將首次展示印度設(shè)計中心的設(shè)計與研發(fā)能力

關(guān)鍵字: GaN 電源 電阻 逆變器

【2025年9月9日, 德國慕尼黑訊】全球功率系統(tǒng)和物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的半導(dǎo)體領(lǐng)導(dǎo)者英飛凌科技股份公司(FSE代碼:IFX / OTCQX代碼:IFNNY)宣布與九號公司(Ninebot)旗下子公司零極創(chuàng)新科技有限公司簽署諒解備...

關(guān)鍵字: 氮化鎵 逆變器 晶體管

頻繁的減載或斷電可能會破壞你的互聯(lián)網(wǎng),小型直流電器,甚至是基本的微型逆變器設(shè)置。手動切換到電池供電是不方便的,并且會由于突然斷電而損壞敏感的電子設(shè)備。

關(guān)鍵字: 逆變器 ESP8266 繼電器

在電動汽車(EV)領(lǐng)域,牽引逆變器作為關(guān)鍵組件之一,扮演著至關(guān)重要的角色。它不僅影響電動汽車的驅(qū)動性能和效率,還直接關(guān)聯(lián)到整車的安全性和耐用性。本文將詳細介紹在選擇電動汽車牽引逆變器時需要考量的多個方面,包括其保護機制與...

關(guān)鍵字: 逆變器 電動汽車 驅(qū)動

PXI/PXIe仿真模塊結(jié)合高壓能力、靈活通道配置及寬廣電阻范圍

關(guān)鍵字: 電阻 逆變器 電池管理系統(tǒng)

這些通過AEC-Q101認證的器件可為汽車應(yīng)用節(jié)省占板空間并提供高穩(wěn)定性

關(guān)鍵字: 逆變器 電池管理系統(tǒng) 充電器

這種直插型電感器采用變線繞阻,鐵粉合金磁芯技術(shù),可實現(xiàn)低直流電阻(DCR),從而減少功耗,并提高效率

關(guān)鍵字: 電感器 逆變器 車載充電器

安森美EliteSiC 技術(shù)使車輛的續(xù)航里程超越同級別車型

關(guān)鍵字: 電動SUV 電動汽車 逆變器

在汽車技術(shù)飛速發(fā)展的當(dāng)下,尤其是油電混合車和電動車領(lǐng)域,逆變器驅(qū)動技術(shù)已成為汽車系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分。從空調(diào)機、加熱系統(tǒng)等低功率應(yīng)用,到驅(qū)動和再生制動系統(tǒng)等高功率應(yīng)用,逆變器都發(fā)揮著不可或缺的作用。其核心功能是將相對較低的...

關(guān)鍵字: 逆變器 驅(qū)動技術(shù) 電動機
關(guān)閉