基于DCM模式的逆变器控制方法研究

摘要

模块化逆变电源技术的发展对作为核心的逆变器提出了更高的要求。伴随着逆变电源系统容量的不断提升，单台逆变器的能量密度也越来越大。如何在高功率密度条件下实现逆变器的可靠稳定运行、降低总体损耗、提高逆变器效率、进一步缩小模块体积和质量，成为逆变器研发过程中必须考虑的重要问题，为此本文提出了一种基于电感电流断续模式（DCM）的逆变器的控制方法和设计方案。
　　本文逆变器在单相全桥和三相半桥拓扑结构之上，引入了DCM模式控制方法以实现高效的DC/AC变换，能够对滤波电容进行适时地充放电，从而实现对参考电压的跟踪，在逆变器的负载侧输出正弦电压波形。DCM模式的控制方法可以使逆变器无须借助辅助器件便可实现零电流开通，在开关器件两端并适当联电容也可使其关断过程变软，因此本文逆变器的损耗将大大减小。
　　本文首先针对基于DCM模式的逆变器的工作电路和特性进行了详尽分析，在此基础上提出了一种易于实现的跟踪参考电压的滞环控制方法，并建立了DCM模式逆变器滞环控制方法的数学模型，为控制方法的改进和损耗的计算提供理论依据。其次，为了研究逆变器的功率损耗，本文对逆变器的开关损耗、导通损耗和滤波电感损耗进行了建模和计算，给出了合理的估算公式，通过与CCM模式SPWM逆变器功率损耗的对比，证明本文提出的逆变器在减小功率损耗方面具有优势。最后，本文给出了逆变器的滤波器设计步骤以及直流母线电压、开关管和续流二极管的选取方案，设计了一种简洁、易于实现的控制器电路。通过仿真数据和实验结果，验证了本文控制方法和设计方案的可行性，证明了本文逆变器具有良好的动态响应、稳态特性和抗负载扰动能力。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

1 绪论

1.1 课题背景与意义

1.2 关键技术与研究现状

1.3 本文研究的主要内容

2 基于DCM模式的逆变器的基本特性及滞环控制技术

2.1 基于DCM模式的逆变器主电路拓扑模型

2.2 基于DCM模式的逆变器的基本特性

2.3 基于DCM模式的逆变器的一种控制策略

2.4 滞环控制DCM模式逆变器的系统稳定性分析

2.5 滞环控制DCM模式逆变器的数学模型及频率的计算

2.6 直流侧电容分压不均的问题

2.7 本章小结

3 基于DCM模式的逆变器的损耗分析

3.1 功率变换器的损耗分析

3.2 DCM模式硬开关逆变器开关器件的损耗估算

3.3 DCM模式软开关逆变器开关器件的损耗估算

3.4 CCM模式逆变器开关器件的损耗估算

3.5 电感损耗分析及估算

3.6 DCM模式逆变器与CCM逆变器的损耗分析

3.7 本章小结

4 基于DCM模式逆变器的参数设计及实验结果

4.1 DCM模式逆变器主电路拓扑参数设计概述

4.2 DCM模式逆变器滤波器设计方法

4.3 实际电路参数设计

4.4 滞环控制器参数设计

4.5 仿真结果与实验波形

4.6 本章小结

5 总结与展望

5.1 全文总结

5.2 今后工作展望

致谢

参考文献