单相推挽型高频链逆变电源研究

摘要

逆变技术应用广泛，有力的推动了城市供电、节能环保、交通运输、工业自动化等多个领域的快速发展，逆变器更是不间断电源(UPS)中的核心部分。随着通讯技术、半导体技术和电力系统技术的进步，对逆变电源的体积重量、可靠性、效率及环保等方面提出了更高的要求，低频的逆变电源因其工频逆变器体积大、成本高以及噪声大等缺点，逐渐被高频逆变电源取代。单向电压源高频链逆变器实现了隔离逆变器的高频化和小型化，但其具有三级功率变换即直流变高频交流变低频交流(DC-HFAC-DC-LFAC)，且功率只能单向流动。对此，本文研究了功率双向流动，功率变换只有两级(DC-HFAC-LFAC)的双向电压源高频链逆变器。
　　在行文思路上，首先本文对单相双向电压源高频链逆变器的双极性移相控制技术进行了研究，详细分析了其调制控制方法及稳态外特性，同时分析了利用双向开关控制周波变换的控制原理及控制过程的各个模态。对比结果表明了，在阻性或PFC负载应用场合，利用双向开关进行周波变换控制时，周波变换器开关工作在输出电压频率，具有减小周波变换器开关损耗、控制简单等优势。
　　然后本文对单相高频链逆变器的闭环控制策略进行研究，确定了电压外环准PR控制电感电流内环比例控制的双闭环控制策略，通过建立单相高频链逆变器的平均模型，对电压外环及电流内环的设计进行了分析，同时分析了逆变器控制器的跟踪性能，在MATLAB仿真软件中建立了单相推挽型全波式高频链逆变器模型，验证了利用双向开关进行周波变换控制的原理和双闭环控制的稳态及动态特性。
　　最后本文设计了单相推挽型全波式高频链逆变器的实验电路，并搭建了小功率原理样机，详细介绍了硬件系统的参数的设计及器件的选型方法，实验结果验证了控制策略的正确性及有效性。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 选题背景

1．1．1 逆变技术的发展

1．1．2 逆变技术的应用

1．2 逆变技术的基本分类

1．2．1 低频环节逆变技术

1．2．2 高频环节逆变技术

1．3 论文的主要工作

第2章 高频链逆变器建模及分析

2．1 双向电压源高频链逆变器的拓扑族

2．2 单相高频链逆变器双极性移相控制分析

2．2．1 双极性移相控制的基本原理

2．2．2 稳态外特性分析

2．3 利用双向开关进行周波变换控制原理

2．3．1 功率双向开关概念

2．3．2 电路工作模态分析

2．4 本章小结

第3章 高频链逆变器闭环控制及仿真分析

3．1 闭环控制系统设计

3．1．1 逆变器平均模型分析

3．1．2 逆变器电流内环控制器设计分析

3．1．3 逆变器电压外环控制器设计分析

3．2 逆变器控制器跟踪性能分析

3．3 仿真验证

3．4 本章小结

第4章 高频链逆变器的硬件设计及实验验证

4．1 硬件系统设计

4．1．1 高频变压器设计

4．1．2 功率开关器件的选取

4．1．3 输出滤波器设计

4．1．4 驱动电路设计

4．1．5 电压、电流采样电路设计

4．1．6 RC缓冲电路设计

4．2 原理实验及结果分析

4．2．1 实验原理样机机

4．2．2 实验波形分析

4．3 本章小结

结论

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的论文