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软开关三相PWM逆变技术研究

许春雨  
【摘要】:本文在对三相逆变器软开关拓扑研究现状分析、评价的基础上,对新型的软开关三相PWM逆变器电路拓扑进行了深入的研究。本课题是国家自然科学基金项目(批准号:59977012)的一部分,研究软开关三相PWM逆变器主电路拓扑结构及其控制策略,旨在探索一种实用的软开关三相PWM逆变器,研究其工作机理,为产业提供一种可行的软开关三相PWM逆变器方案。 提出了一种新型辅助谐振软开关三相PWM逆变器电路拓扑,具有结构简单、控制方便、成本低、功率密度高等特点,可以实现逆变器电路所有功率开关器件的软开关动作。研究了该电路拓扑的软开关工作机理,分析了软开关三相PWM逆变器主电路的软开关动作模式,建立了逆变器软开关动作过程的数学模型及控制策略,并进行了计算机仿真研究,为逆变器的实验工作奠定了理论基础。 研究适合三相PWM逆变器软开关动作的载波形式。指出在该软开关逆变器电路拓扑中功率开关器件要实现软开关动作,就必须根据随逆变器输出电流极性的不同分别选用正负斜率的锯齿载波,这是实现软开关动作的一个必要条件。并采用优化的SAPWM调制信号,提高了直流电压的利用率,并能有效地抑制逆变器输出的谐波电流。 分析了软开关三相PWM逆变器的磁链运行轨迹。指出在软开关PWM模式下,空间电压矢量发生很大变化,有时甚至没有零电压空间矢量,磁链轨迹旋转速度是通过非零电压空间矢量进行调节的,从而使磁链的旋转速度仍保持与硬开关时相等。同时分析了软开关PWM逆变器输出电流波形畸变的原因,提出两种相应的电流补偿方法,有效地改善了逆变器的输出电流波形。分析了实验中谐振槽不正常原因,阐述了软开关逆变器的PWM驱动信号与谐振时序间的关系,确保了软开关动作的正常实现。 对辅助谐振软开关三相PWM逆变器进行实验研究,建立了系统实验平台,优化了软开关三相PWM逆变器系统的结构参数,实现了系统的软开关动作,并制作了相应的实验样机,对实验结果进行分析、总结,实验结论验证了本拓扑控制策略的正确性。 为了进一步提高软开关三相PWM逆变器的效率,也作为本自然科学基金项目的进一步发展,提出了一种谐振交流环节ZVT软开关三相PWM逆变器主电路拓扑。该逆变器主电路的辅助谐振换流电路仅采用一个功率开关器件,具有结构简单,系统成本低,控制方便等优点。探讨该软开关逆变器拓扑下的PWM控制方法,详细阐述了ZVT软开关三相PWM逆变器主电路拓扑的软开关动作模式,对动作


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