基于双向直直隔离变换器的单级逆变器研究

摘要

单级式逆变器只需一级功率变换就可以完成逆变、电压调整及电气隔离的功能，具有体积小成本低的优点，特别适用于中小功率应用场合。双向直直隔离变换器具有两象限工作能力，由两个双向直直隔离变换器可组成具有四象限工作能力的单级逆变器。因而本文对三种基于双向直直隔离变换器（Flyback、隔离Cuk、隔离Sepic-Zeta）的单级式逆变器进行研究。 本文首先研究了上述三种双向直直变换器的工作原理及在采用互补导通控制模式下的工作方式，通过仿真验证了输出正弦半波的可行性，讨论了输出滤波参数的选取对输出半波能力的影响。在此基础上，介绍了基于双向直直隔离变换器的单级逆变器主电路拓扑构成、基本工作原理及控制策略。接着本文着重分析了单级式反激逆变器的工作原理、工作模式以及能量回馈，并对反激逆变器进行实验验证。通过理论分析建立起能量回馈与反激逆变器主电路参数的关系，并通过Mathcad计算及Saber仿真验证证明了理论分析的正确性。同时本文给出了另两种单级式逆变器的主电路参数设计方法，并在此基础上通过仿真验证。 在实验基础上，讨论了变压器匝比、吸收电路、延时时间及变压器磁芯的选取对单级式反激逆变器变换效率的影响。并在此基础上最终完成了27VDC/115V400Hz100VA和270VDC/115V400Hz100VA两套实验样机，前一样机最大效率为82.31％，并分析了反激逆变器的损耗分布。 论文研究结果表明：该类单级式逆变器的电路拓扑的组成方法是可行的；反激逆变器的参数设计准则是行之有效的；反激逆变器适用于中小功率应用场合。