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组合式软开关高频链逆变器的研究

孙向东  
【摘要】: 在对移相控制技术和高频链逆变技术的研究现状综述、评价基础上,对新型单相和三相组合式软开关高频链逆变器的关键技术进行了深入研究与探讨。 从功率单向流动角度出发,提出了一种LCC谐振型恒频移相单相高频链逆变电路拓扑,在调制系数0.1≤m≤0.5情况下,控制移相角θ按正弦规律变化,使谐振电压脉冲列的幅值追踪参考正弦电压信号,经过整流、滤波、低频逆变,从而获得正弦度较好的输出电压。理论分析和实验结果证明对于阻性负载或阻感性负载,移相全桥具有超前桥臂零电压开通,滞后桥臂或者零电压开通(θ<θ_0)或者零电流关断(θ>θ_0)的软开关特性,而低频逆变器的各个开关均实现零电压条件下的开通与关断。实测整机在额定负载时效率达到88%以上。 在研究LCC谐振网络电压传输特性的基础上,推导出满足可变宽度和幅度的谐振网络输出电压脉冲列的参数组合。设计f_n>3、K>3或C_p/C_s>8时,谐振网络具有自然稳压特性,因此本文提出并实验验证了一种整机为降电压时的开环控制策略。当利用谐振网络提升整机输出电压时,由于负载R对Q值的影响,因此必须采用所提出的闭环控制方法才能保证良好的稳压功能。 论文提出一种新型移相全桥软开关周波变流型三相高频链逆变器,电路的主要优点是:前级移相全桥的移相角θ控制在θ_d<θ_i<θ和θ≥θ_(overlap)-θ_d条件下,超前桥臂零电压开通,滞后桥臂零电流关断,并使周波变流器所有开关在零电压期间重叠换相,使整机开关最大程度地实现了软开关,并可靠解决了高频变压器漏感储能引起的电压尖峰问题。理论分析和实验结果证明这是一种有实用前景的软开关型高频链逆变器,可用于需要与供电电源隔离的特殊三相电机驱动的场合。 西安理工大学博士学位论文 针对这种前级移相全桥软开关周波变流型三相高频链逆变器结构和控制的 复杂性,提出了一种实现简单而整体优化的VVVF控制策略:将空间电压矢量产生 P姗的方法SVM和等效载波频率fe=1/Te引入到周波变流器的PDM控制;按高频 电压脉冲前后沿软化等效P翎波;用移相调节高频脉冲宽度和等效P姗调压协调控 制逆变器输出电压,在满足输出电压条件下使谐波最小。设计的基于DSP的数字控 制系统实现了上述控制策略,并经整机实测验证了控制策略的可行性和正确性。 论文还研究了移相全桥开关频率fs、周波变流器等效载波频率fe及输出频率 fo之间的最佳配合关系,提出在满足fs 23.5fe且fe之12fo条件下,该高频链逆 变器输出电压具有较好的正弦度。


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