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节能型单相全桥零电流开关谐振极逆变器

电子学报 2020年第2期48卷 412-416页

作者：王强王有政王天施刘晓琴辽宁石油化工大学信息与控制工程学院辽宁抚顺113001 辽宁石油化工大学石油化工过程控制国家级实验教学示范中心辽宁抚顺113001

为改善以绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT)作为开关器件的单相全桥逆变器的效率,提出了一种节能型单相全桥零电流开关谐振极逆变器,在每个桥臂上分别并联1组辅助电路.在工作过程中,主开关和辅助开关都能完... 详细信息

为改善以绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT)作为开关器件的单相全桥逆变器的效率,提出了一种节能型单相全桥零电流开关谐振极逆变器,在每个桥臂上分别并联1组辅助电路.在工作过程中,主开关和辅助开关都能完成零电流软切换,可消除IGBT拖尾电流造成的关断损耗.分析了电路工作过程,在2kW样机上的实验结果表明开关器件实现了零电流软切换.因此,该拓扑结构可实现以IGBT作为开关器件的单相全桥逆变器的节能运行.

关键词：逆变器桥臂辅助谐振电路零电流关断拖尾电流开关损耗

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电流型零电压开关节能整流器

电子学报 2018年第6期46卷 1515-1518页

作者：王强岳远韶王天施刘晓琴辽宁石油化工大学信息与控制工程学院辽宁抚顺113001

为解决电流型脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation,PWM)整流器在高开关频率下硬切换时的开关损耗问题,提出了一种电流型零电压开关节能整流器,其辅助谐振电路位于直流环节,且与直流母线并联,只有1个辅助开关.在换流过程中,主开关能实... 详细信息

为解决电流型脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation,PWM)整流器在高开关频率下硬切换时的开关损耗问题,提出了一种电流型零电压开关节能整流器,其辅助谐振电路位于直流环节,且与直流母线并联,只有1个辅助开关.在换流过程中,主开关能实现零电压切换,辅助开关能实现零电流切换,而且当整流器采用多电平PWM控制策略时,辅助电路在每个开关周期只需工作1次.分析了谐振换流过程,仿真结果表明特征仿真波形符合理论分析,开关器件切换时处于软开关状态,整流器能平稳运行.该电流型零电压开关节能整流器可以在高开关频率和大功率的应用场合实现高效率运行.

关键词：整流器辅助谐振电路零电压开关节能

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具有软开关功能的三相谐振直流环节逆变器

电子学报 2019年第9期47卷 1994-1997页

作者：王强郭国先王天施刘晓琴辽宁石油化工大学信息与控制工程学院辽宁抚顺113001 辽宁石油化工大学石油化工过程控制国家级实验教学示范中心辽宁抚顺113001

为实现三相逆变器节能运行,提出一种具有软开关功能的三相谐振直流环节逆变器.直流侧的辅助谐振电路将参与换流过程,使直流环节电压在桥臂上的主开关动作之前变化到零,主开关能完成零电压软切换动作,通过降低开关损耗来实现逆变器节能运... 详细信息

为实现三相逆变器节能运行,提出一种具有软开关功能的三相谐振直流环节逆变器.直流侧的辅助谐振电路将参与换流过程,使直流环节电压在桥臂上的主开关动作之前变化到零,主开关能完成零电压软切换动作,通过降低开关损耗来实现逆变器节能运行.分析了1个开关周期内的电路工作流程.实验结果显示开关器件动作时处于软切换.因此,该辅助谐振电路结构对于研发节能型三相逆变器具有参考价值.

关键词：节能逆变器辅助谐振电路软开关开关损耗

辅助电路与负载并联的新型单相全桥软开关逆变器

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电子学报 2020年第5期48卷 1036-1040页

为优化单相全桥逆变器的效率,提出了一种新型单相全桥软开关逆变器,其输出端设置了1组与负载并联的辅助电路.在辅助电路处于工作状态时,逆变器桥臂上的主开关能完成零电压软开通和零电流软关断,使该逆变器能通用于中小功率领域和大功率... 详细信息

为优化单相全桥逆变器的效率,提出了一种新型单相全桥软开关逆变器,其输出端设置了1组与负载并联的辅助电路.在辅助电路处于工作状态时,逆变器桥臂上的主开关能完成零电压软开通和零电流软关断,使该逆变器能通用于中小功率领域和大功率领域.分析了1个开关周期内的逆变器工作流程.在3kW样机上的实验结果表明开关器件实现了软切换,样机在额定功率下的效率达到99.1%.因此,该拓扑结构对于优化单相全桥逆变器的性能具有重要意义.

关键词：逆变器负载辅助谐振电路零电压开通零电流关断

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中小功率三相高频节能型谐振极逆变器

电子学报 2019年第7期47卷 1596-1600页

作者：王强徐有万王天施刘晓琴辽宁石油化工大学信息与控制工程学院辽宁抚顺113001 辽宁石油化工大学石油化工过程控制国家级实验教学示范中心辽宁抚顺113001

作为中小功率发电系统重要环节的三相逆变器的开关频率增大时,开关损耗也显著增大,不利于节能。为实现中小功率三相逆变器的高频化和节能化,提出了一种三相零电压开关谐振极逆变器拓扑结构.当桥臂上的辅助谐振电路处于工作状态时,开关... 详细信息

作为中小功率发电系统重要环节的三相逆变器的开关频率增大时,开关损耗也显著增大,不利于节能。为实现中小功率三相逆变器的高频化和节能化,提出了一种三相零电压开关谐振极逆变器拓扑结构.当桥臂上的辅助谐振电路处于工作状态时,开关器件并联的电容的电压能周期性变化到零,使开关器件完成零电压软切换,这有利于高频金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor,MOSFET)作为逆变器的开关器件.分析了电路的工作流程,实验结果表明开关器件处于零电压软切换.因此,该拓扑结构对于研发高性能的中小功率三相逆变器具有参考价值.

关键词：逆变器桥臂辅助谐振电路零电压开关开关损耗

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辅助谐振软开关二次型Boost变换器

辅助谐振软开关二次型Boost变换器

作者：李想郑州大学

学位级别：硕士

近年来,由于国家能源发展策略出现新变化,以风力发电、太阳能光伏发电为代表的新能源发电系统得到国家政策的大力支持,从装机容量方面来看,其投入力度已经达到世界领先水平。但随着新能源发电系统的高速发展和推广,其关键设备开关DC-DC... 详细信息

近年来,由于国家能源发展策略出现新变化,以风力发电、太阳能光伏发电为代表的新能源发电系统得到国家政策的大力支持,从装机容量方面来看,其投入力度已经达到世界领先水平。但随着新能源发电系统的高速发展和推广,其关键设备开关DC-DC变换器的要求也越来越高。因此本论文对于宽输入范围特点的高增益软开关DC-DC变换器展开系统地研究工作,可解决风力发电机、太阳能电池阵列等新能源供电装置提供的输入电压等级低、输入电压变化范围宽、新能源发电系统能量传输效率不稳定等问题,这具有重要研究意义。本论文介绍了高增益开关DC-DC变换器和软开关DC-DC变换器的研究现状,选取了几种常见的高增益开关DC-DC变换器结构和软开关DC-DC变换器结构,简要阐述了各类变换器结构的工作原理,并对比每类变换器的优缺点。经比较发现,二次型Boost变换器结构最符合新能源发电系统的应用设备要求。本论文深入分析了二次型Boost变换器结构,根据变换器中两个主电感能量变换状态的不同,将二次型Boost变换器分为CCM-CCM、CCM-DCM、DCM-CCM和DCM-DCM四种类型。本论文分别对每类二次型Boost变换器的工作原理、变换器工作特性和能量传递模式等方面进行了详细地理论研究。经研究发现,二次型Boost变换器能够提供高电压增益,拓宽输入电压范围,但存在开关损耗较高,电能变换率低等问题。为了解决二次型Boost变换器的上述问题并维持其优势,本论文设计并研究了一种新型辅助谐振软开关(Auxiliary Resonant Soft-Switching,ARSS)二次型Boost变换器,在基本二次型Boost变换器结构中设计了一个辅助谐振软开关电路结构。本论文细致地分析了ARSS二次型Boost变换器的电路结构和基本工作原理,介绍了该变换器在各开关模态的工作过程和主要工作波形,并对变换器开关管通断关系、输出特性、电压电流应力、软开关条件等进行了系统地理论研究。研究结果表明,ARSS二次型Boost器中主开关和辅助开关能够在零电压条件下实现软开关变换,提高电能变换效率,并且能够提供比传统的软开关二次型Boost变换器更高的电压增益,拥有更宽的输入电压范围。为了验证上述理论分析的正确性,本论文选取合适的电路元件及参数,在MATLAB/Simulink平台搭建了基本二次型Boost变换器和ARSS二次型Boost变换器地仿真电路模型,并设计了基于FPGA-EP4CE15F17C8的ARSS二次型Boost变换器实验样机,进行相应的仿真和实验,分析仿真和实验结果。最终,仿真结果和实验结果同上述地理论分析结论一致,验证了理论分析的正确性,也体现了本论文设计的ARSS二次型Boost变换器拥有一定的优越性和创新性,能够满足新能源发电系统对开关DC-DC变换器更高的应用设备要求。

关键词：软开关辅助谐振电路二次型Boost变换器电压增益效率

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零电流开关Delta整流器及控制策略研究

零电流开关Delta整流器及控制策略研究

作者：袁银哈尔滨理工大学

学位级别：硕士

随着电动汽车的普及,普通电流型整流器(Current Source Rectifier,CSR)已经无法完全满足车载充电器对于高功率因数和高效率的要求,Delta整流器(Delta-type Current Source Rectifier,DCSR)作为一种新型的电流型整流器,能够很好的满足车... 详细信息

随着电动汽车的普及,普通电流型整流器(Current Source Rectifier,CSR)已经无法完全满足车载充电器对于高功率因数和高效率的要求,Delta整流器(Delta-type Current Source Rectifier,DCSR)作为一种新型的电流型整流器,能够很好的满足车载充电器对于上述指标的要求,具有较好的应用前景。本文以DCSR作为研究对象,实现零电流开关和超螺旋滑模控制研究。首先,介绍电流型整流器在拓扑结构和控制策略上的国内外研究现状,将传统CSR与DCSR的工作原理以及调制方法进行详细的对比分析,并推导出DCSR的数学模型,再进一步分析其等效电路模型,为系统零电流开关运行和改善控制算法设计奠定数学基础。其次,为减少开关器件的损耗,实现DCSR的更高效率运行,将并联辅助谐振电路应用于DCSR实现零电流开关,得到零电流开关DCSR拓扑结构。该辅助谐振电路具有简单的拓扑结构,通过辅助电路开关管的动作能够实现整流器的零电流开关运行,并且在换流阶段通过谐振电路完成输出电流的续流。相较于传统的开关控制,零电流开关技术可以实现无损耗开断,提高系统的整体效率。并通过MATLAB/Simulink实验平台对该拓扑结构进行仿真分析,验证了该方案的可行性。最后,由于传统的线性控制不能很好适配DCSR系统的非线性,现应用滑模控制进行DCSR的闭环控制。以DCSR的数学模型为基础,结合滑模控制的基本原理,同时为了抑制滑模控制所带来的抖振问题,采用高阶滑模控制中超螺旋滑模控制来实现对DCSR的闭环控制。超螺旋滑模控制算法设计方式简单,并且在该控制下的系统具有更好的鲁棒性和稳定性,同时还能进一步提高系统的整体响应速度。通过仿真分析和实验测试对DCSR超螺旋滑模控制策略的优越性进行验证。

关键词： Delta整流器零电流开关辅助谐振电路超螺旋滑模控制