单相高频链逆变器控制及并网技术研究

【摘要】：高频链逆变器由变压器原边高频逆变器、高频变压器、变压器副边周波变换器以及输出滤波器组成,能够克服传统工频逆变器体积大、噪声大、成本高等缺点,具有电路拓扑成熟、隔离型功率变换及能量双向流动等优点,被广泛研究。然而如何解决周波变换器的安全换流问题一直是该类逆变器的技术难点。针对此问题,本文提出一种解结耦单极性移相调制策略,能够实现周波变换器中所有功率管的零电压开关(ZVS)以及变压器漏感和滤波电感电流的自然换流,达到安全换流的目的。首先,本文对高频链逆变器的拓扑类型进行了概述,介绍了高频链逆变器的研究现状,分析了几种拓扑存在的优缺点。针对周波变换型单相高频链逆变器拓扑展开分析,并对目前存在的几种换流方法进行了分析和总结。其次,本文总结了解结耦调制方法和单极性移相调制方法的优点,进一步提出解结耦单极性移相调制策略,并且详细分析了该策略实现软换流的工作过程。同时,又进一步研究了周波变换器中开关管两端电压尖峰和电压震荡的产生原因,通过理论证明了在变压器原边引入钳位二极管及谐振电感抑制电压震荡的可行性,并重点分析了加箝位二极管及谐振电感的单相高频链逆变器的工作过程。然后,本文对单相高频链逆变器的闭环控制和并网控制进行了研究,结合解结耦单极性移相调制方法建立了单相高频链逆变器的数学模型。在此基础上,研究了单相高频链逆变器的双闭环控制及并网控制技术,介绍了基于二阶广义积分器的电网电压同步技术及其设计方法,并讨论了PR调节器和PI调节器的参数优化方法。最后,在理论和仿真研究的基础上,本文对整个系统的软硬件进行了详细的设计,搭建了1k VA的实验平台,采用DSP与CPLD联合的数字控制,通过实验验证了上述理论的正确性和可行性。