应用于高功率领域的改进型谐振直流环节逆变器,本论文为免费优秀的关于逆变器论文范文资料，可用于相关论文写作参考。
逆变器论文参考文献：
摘 要：为减小位于逆变器直流环节的辅助谐振电路的损耗,提出一种新型的辅助电路与直流母线并联的谐振直流环节软开关逆变器,其直流母线上没串联辅助开关器件和谐振元件,而且辅助谐振电路中只有1个储能电容,无中性点电位的变化问题.依据不同工作模式下的等效电路图,分析电路的换流过程和设计规则,并建立起辅助谐振电路损耗的数学模型,讨论谐振参数对辅助电路损耗的影响.制作1台5 kw的实验样机,实验结果表明逆变器的工作过程符合原理分析,能实现软开关功能,而且相比于同类型软开关逆变器,效率得到了进一步提高.因为该软开关逆变器的辅助电路与直流母线并联,辅助电路损耗相对较低,所以有利于在高功率领域提高逆变器效率.
关键词：逆变器；直流母线；辅助谐振电路；并联；软开关
中图分类号：TM 464 文献标志码：A 文章编号：1007-449X（2016）03-0063-08
0 引言
由于现代电力电子装置趋向于向小型化和轻量化发展,必然要求开关频率越来越高.当开关频率很高时,往往造成开关过程中电压和电流变化率很大,给电路造成严重的开关损耗和噪声污染,而且产生严重的电磁干扰,软开关技术的出现解决了这一系列问题.近年来研究比较集中的软开关逆变器从辅助谐振电路的位置上主要分为谐振极逆变器和谐振直流环节逆变器,其中谐振直流环节软开关逆变器有许多明显的优势,例如其辅助器件少,结构简单.
通过对比分析国内外关于谐振直流环节软开关逆变器的文献,可以发现这些文献提出的拓扑结构虽然各有差异,但是都存在一个共同点,那就是位于逆变器直流环节的辅助谐振电路并没有完全与直流母线并联,都有1个辅助开关串联在直流母线上,这将导致位于直流母线上的器件产生较大的通态损耗,增加了辅助谐振电路的总损耗,阻碍了逆变器的效率提高,使谐振直流环节软开关逆变器无法向高功率领域应用推广.为解决这一问题,文献提出了一类辅助电路与直流母线并联的谐振直流环节软开关逆变器,其直流母线上无串联辅助开关和谐振电感,有利于降低辅助谐振电路的损耗和提高逆变器效率,但是文献提出的逆变器仍然存在以下问题：①拓扑结构的直流母线之间有2个分压电容,这2个分压电容很难实现均压,逆变器在工作过程中不可避免的会出现中性点电位的变化问题,影响软开关的实现；②在工作过程中,需要逆变器桥臂的瞬间短路以提供足够大的谐振电流,这对控制精确度要求很高,否则会造成电源短路；③当电感电流阈值设定以后,每个开关周期内的直流母线零电压持续时间是固定的,不受辅助开关控制,这样无法应用各种灵活的脉宽调制（pulse width modulation,PWM）策略.
以辅助电路与直流母线并联这一思想为基础,为解决以上问题,本文提出了一种新型谐振直流环节软开关逆变器拓扑结构,与同类型的谐振直流环节软开关逆变器相比,本文提出的拓扑结构具有以下特点：①直流母线之间只有1个储能电容,无中性点电位的变化问题；②逆变器T作过程不需要桥臂瞬间短路,控制可靠；③可以通过控制辅助开关来调节直流母线的零电压持续时间,有利于应用各种灵活的控制方法.文中分析了该电路的换流过程和设计规则,建立了辅助电路损耗的数学模型及其与谐振参数之间的变化关系.最后制作了1台功率5kW的实验样机,通过实验来验证本文提出的新型拓扑结构的有效性.
1 拓扑结构和工作原理
1.1 拓扑结构
新回路的拓扑结构如图1所示,由PWM可控整流器,辅助谐振电路和PWM逆变器电路组成,逆变器的直流电源由PWM可控整流器提供.辅助谐振电路包括电解电容Cdc,谐振电感Lr,辅助二极管Da4和Da5,辅助开关器件Sa1,Sa2和Sa3其反并联二极管Da1,Da2和Da3.PWM逆变器的桥臂上的各开关器件都并联缓冲电容Cs,辅助谐振电路为PWM逆变器开关器件提供零电压开关条件.该拓扑结构的设计思路是直流母线上无串联辅助开关,在储能电容与直流母线之间设置1个辅助开关,当直流母线电压准备下降时,关断该辅助开关能将储能电容与直流母线断开,来避免直流母线电压被箝位在电源电压；在谐振回路中设置另外的辅助开关,开通该辅助开关能给谐振电感充电,使谐振电流达到设定值,同时为谐振电容向谐振电感转移能量提供通路,关断该辅助开关,谐振电感能对谐振电容放电,使直流母线电压开始回升.为简化分析,作如下假设：①器件均为理想工作状态；②负载电感远大于谐振电感,逆变桥开关状态过渡瞬间的负载电流可以认为是恒流源I0；③逆变器的6个主开关器件等效为Sinv,主开关器件反并联的续流二极管等效为Dinv；④逆变器的6个缓冲电容Cs等效为Cr,取Cr等于3Cs,这是因为逆变器各桥臂上下任意一方的开关器件接通时,都使与其并联的电容Cs短路,正常工作时3个桥臂上的电容相当于3个电容并联.图1所示的新型拓扑结构可等效为如图2所示的电路,Sinv,Dinv和I0组成了PWM逆变器的等效电路,直流电源E和电感Ld组合在一起等效成PWM可控整流器提供的直流电源,其中Ld的电感值相对较大.直流母线上的电流Ld和负荷电流I0.以图2所示方向流过,各部分的电流电压都以图2所示的方向为正.
1.2 工作原理
本电路在一个开关周期内可以分为7个工作模式,电路的特征T作波形如图3所示,各工作模式的等效电路如图4所示,该电路中含有2个换能元件Cr和Lr,整个系统用状态变量uCr、iLLr表征.选用电感电流iLr与电压状态变量uLCr组合,形成1个相平面来分析整个电路.以模式1为初始状态,电路的工作过程如下：
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