基于滞环电流控制的定频ZVS逆变技术研究

摘要

逆变器在电力电子领域中占领着重要地位，已广泛应用于不间断功率电源(UPS)、光伏发电系统装置、交流电机的变频调速、日用家电、车载系统等。目前，对于逆变器的研究主要在拓扑结构和控制技术两个方面。好的拓扑结构和控制技术不但可以改善逆变器的性能，还能提高效率，降低成本。
　　本文结合逆变系统的理论知识和关键技术，提出一种基于滞环电流控制的定频ZVS逆变技术。基于半桥或全桥逆变器的拓扑结构，且无需添加辅助电路利用功率管并联的结电容和输出滤波电感形成谐振电路来实现功率管的零电压开关，降低开关损耗。基于控制型软开关滞环电流控制，提出一种双三角载波控制方法来实现开关频率的固定，弥补滞环电流控制开关频率不恒定的缺陷，从而可以简化滤波器的设计且减少谐波输出。
　　本文首先分析并比较滞环电流控制的单带宽滞环电流控制和双带宽滞环电流控制。针对于滞环电流控制不固定的开关频率，总结定频策略，这些定频策略可分为定时手段和动态调节阈值手段两大类。具体分析两种典型定频方式，并对其中一种方式进行实验验证。
　　具体分析基于控制型软开关技术的滞环电流控制，详细阐述实现控制型软开关的五个基本特征和工作原理。针对滞环电流控制不固定的开关频率，提出一种双三角载波定频模式，实质是基于控制型软开关技术，将滞环电流控制和三角载波调制相结合，此方式既能实现功率管的零电压开关，又能实现开关频率的固定。搭建仿真模型，并通过仿真验证所提出的控制策略的有效性和可行性。
　　最后，通过基于DSP的数字控制方式实现电路设计，分析硬件电路搭建和软件实现方式。调试出理想的实验波形，并对实验结果进行分析。实验结果验证双三角载波定频的可行性。

目录

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致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 逆变技术

1．1．1 逆变技术的发展回顾及分类

1．1．2 逆变技术的发展趋势

1．2 PWM跟踪技术研究现状

1．3 本文工作与研究内容

第二章 基于滞环电流控制的单相全桥逆变器

2．1 滞环电流控制的基本原理

2．1．1 单带宽滞环电流控制

2．1．2 双带宽滞环电流控制

2．2 L滤波器设计

2．3 滞环电流控制的定频策略

2．4 本章小结

第三章 基于控制型软开关滞环电流控制的定频策略

3．1 基于控制型软开关的滞环电流控制

3．1．1 实现控制型软开关的基本拓扑条件

3．1．2 控制型软开关逆变器的基本拓扑图

3．1．3 控制型软开关控制工作原理

3．1．4 系统电流调制方式

3．1．5 死区效应分析

3．1．6 共模分析

3．2 定频实现方式

3．2．1 基本定频原理

3．2．2 滤波电感值和三角载波频率设计

3．2．3 仿真结果与分析

3．3 本章小结

4．1 逆变电路设计

4．1．1 采样及信号调理电路设计

4．1．2 开关管驱动电路设计

4．2 数字化处理芯片TMS320F28035介绍

4．2．1 控制率加速器介绍

4．2．2 ADC采样模块介绍

4．2．3 内嵌电压比较器介绍

4．3 软件设计

4．3．1 电压外环PI调节器

4．3．2 ADC采样软件设计

4．4 实验结果

4．5 本章小结

第五章 总结与展望

参考文献

附录读硕期间发表的论文