Novel single-stage half-bridge series-resonant buck-boost inverter

A novel single-stage half-bridge series-resonant buck-boost inverter (HB-SRBBI) is proposed. The main attribute of the novel inverter topology is the fact that it generates an ac output voltage larger or lower than the dc input one, depending on the instantaneous duty cycle. This property is not found in the classical voltage source inverter (VST), which produces an ac output instantaneous voltage always lower than the dc input voltage. The proposed inverter circuit topology provides the main switch for turn-on at zero-current-switching (ZCS) by an auxiliary resonant cell built before the output choke. A state-space averaging approach is employed to analyze the system. A design example of 500 W ac/dc inverter is examined to assess the inverter performance and it provides high power efficiency above 90.7% under the rated power.     

A 20 kHz hybrid resonant power source for the space station

A hybrid resonant inverter system is presented that satisfies the steady-state operating requirements of a power source for the proposed International Space Station mobile servicing system. The steady-state behavior of the inverter was analyzed and a method is described for optimizing the design of the resonant network. The performance characteristics such as the total harmonic distortion of the output voltage, RMS output voltage, and the inverter efficiency are presented. The hybrid resonant inverter system maintains an excellent efficiency over varying output-load demand     

基于60°坐标系的两电平和NPC型三电平逆变器SVPWM算法研究

针对传统两电平逆变器空间矢量脉宽调制(SVPWM)中大量三角函数运算以及输出电压谐波含量高的问题,研究了基于60°坐标系的SVPWM算法,深入分析了60°坐标系下两电平和二极管钳位型(NPC)三电平逆变器SVPWM的设计方法。通过MATLAB/Simulink软件的仿真研究,验证了基于60°坐标系的NPC型三电平逆变器SVPWM算法能够避免复杂的三角函数运算,同时减少了输出电压谐波含量,使输出电压波形更加正弦。     

基于改进非零矢量脉宽调制的三相逆变器共模电压抑制方法

三相逆变器的电机驱动系统会产生较大的共模电压,其对电机的危害巨大,传统脉宽调制(PWM)共模电压抑制方法忽略了死区的影响。为使得永磁同步电机三相PWM逆变器输出的共模电压得到有效抑制,在分析传统共模电压抑制方法的基础上,提出了一种基于改进非零矢量调制方法。该方法能较好地消除加入死区时间后逆变器输出的共模电压尖峰。利用仿真软件验证了所提方法的有效性。     

基于降阶谐振控制器的三相逆变器电压控制研究

针对三相逆变器输出侧接非线性负载时输出电压的质量易受谐波影响的问题,选用基于降阶谐振控制器(RRSC)的电压控制方法。与谐振控制器相比,RRSC能够进行正负序的分离,然后分别处理,并且计算量小,运算效率高。为了在此基础上再次降低输出电压谐波含量,进一步改进了RRSC,并将其用于三相逆变器电压控制。最后,对所提控制方法进行了仿真验证,并与降阶谐振控制方法进行了详细分析对比。仿真结果证明了所提控制方法的有效性。     

SPWM逆变器交流瞬时值反馈控制系统分析

针对应用于交直交VSCF飞机电源系统的SPWM逆变器,提出了包含交流电流内环和交流电压外环的双闭环控制系统方案,利用交流瞬时值反馈的波形校正作用使逆变器输出电压波形得以改善。通过对单相1 kVA SPWM逆变器双闭环控制系统的设计分析和实验研究,结果表明:采用交流瞬时值反馈控制的SPWM逆变器具有较好的输出电压波形、动态响应特性和稳态调压精度,对逆变器输入直流电压的变化影响有很好的抑制作用,适合任由永磁无刷直流发电机供电的VSCF电源系统中应用。     

双Buck半桥逆变器输入电容电压脉动的分析

双Buck逆变器(DBI)是航空静止变流器(ASIs)的常用拓扑,从双Buck半桥逆变器(DBHBIs)两直流电感中分离出交流电感使得体积、重量进一步减小。在正常工作,尤其是负载短路情况下,双Buck半桥逆变器输入侧电容上的电压产生与输出同频的脉动。以交流电感分立的双Buck半桥逆变器为例,分析了在额定负载、短路、级联工作等情况下输入电容电压脉动的产生原因,给出了该脉动的定量计算方法,并由此得出了输入侧电容容值的选择依据。最后通过仿真和实验,验证了文中分析的正确性。该分析方法同样适用于其他半桥型逆变器拓扑。     

用微机控制的SPWM逆变器的研制

本文说明了利用 MCS-51系列单片机控制的 SPWM 型恒压恒频单相逆变器的设计思想,线路及其实现方法。为了改善在电感性负载下的输出波形,采用了方波及 SPWM 波混合控制的桥式功放电路。并采用了独特的调压方法,使输出波形及转换效率在不同负载下保持不变。该逆变器还具有电瓶亏电指示、过载保护、软起动等多种功能。最后给出实验结果。     

基于SVPWM和模糊PI参数自整定的Z源逆变器并网研究

相比于传统的电压/电流型逆变器,Z源逆变器能实现升降压变换的功能,同时桥臂不需要死区时间,变换器可靠性更高。在传统SVPWM调制方法里,通过在零矢量中插入直通状态(同一桥臂同时导通),使其应用在逆变器中。Z源逆变器在实现更好交流输出的同时,实现了对直流侧电压任意倍数的升压。对于Z源逆变器传统的控制策略是采用电压外环和电流内环构成的双环PI控制,但双环PI控制无法达到较高的控制精度并且并网电流谐波畸变率较高。针对PI控制的局限性,提出了模糊PI控制器。该控制器利用模糊控制技术,根据误差大小对PI参数进行实时在线调整,从而满足最优的性能要求。通过仿真研究,试验结果证实了所提方法的有效性和正确性。     

一种新型航空静止变流器的研究

 提出了一种新型的航空静止变流器方案, 采用分布式电能变换技术, 系统由规格统一、种类有限的印刷线路板构成, 没有高压功率器件, 可以克服目前静止变流器技术能量集中变换和结构复杂等缺点。变流器由4 个推挽正激变换器和4 级级联逆变器组成。分析了系统的工作原理和控制方案。研制的原理样机验证了该静止变流器具有效率高、输出波形质量好、可靠性高、工程实现简便等特点。     

高速磁悬浮电动机变频器用开关电源设计

采用基于NCP1200的电流型控制,设计并研制了应用于高速磁悬浮电动机变频器的开关电源,该电源自适应输入电压波动,并自动调节PWM占空比以保证输出电压恒定.实验结果表明,该电源具有输出纹波小、效率高、EMI小、电压调整率和稳压性能好等优点,可用作变频器控制电路的电源.     

基于DSC整流器和双闭环PR逆变器的模块化中频静变电源

与传统中频电源相比,模块化中频静变电源具有选用灵活、可靠性高、冗余性好、便于系统维护等优点。中频静变电源整流器在控制母线电压稳定的同时还要实现单位功率因数控制。为此,具体分析了双电流环控制策略,给出了双电流环控制器中电压电流正负序分离原理和双dq锁相环的具体实现方法,即延时信号抵消(DSC)和双闭环准比例谐振(PR)。针对逆变器输出电压基波无差跟踪困难、谐波含量高等问题,采用双闭环多重准PR控制策略,实现中频电压的稳定输出。仿真和试验结果表明,双电流环控制器能同时实现母线电压稳定和单位功率因数控制,采用双闭环多重准PR控制策略的中频逆变器能够输出稳定的中频交流电压。     

Stepped Sinewave Inverter

A stepped sinewave dc/ac inverter was analyzed for an inductive load with respect to load current and voltage, harmonics, power factor, and efficiency. This special inverter of high efficiency and low harmonic content is constructed by synthesizing the sinusoidal output by discrete voltage sources, such as storage batteries, solar cell, etc., with electronic switching of the sources at specific time intervals. The switching times are determined for the condition of minimum distortion of the synthesized wave. A 50 W inverter was built and tested to demonstrate this approach.     

基于重复控制技术的单相航空静止变流器的研究

针对航空静止变流器带非线性负载造成的输出电压波形畸变问题,分析了采用重复控制技术的单相静止变流器控制模型和补偿器的数学表达形式。给出了控制器参数的频域设计方法。通过单相500VA/400Hz静止变流器的原理样机实验,其结果表明此分析设计方法是正确可行的。同时也验证了采用重复控制技术解决航空静止变流器带非线性负载时的输出波形畸变问题是行之有效的。从而为三相大功率航空静止变流器的研制打下了良好的基础。     

航空变速恒频电源系统中优化的SPWM调压研究

 在航空变速恒频系统（VSCF）中，航空发电机发出的变频交流电经整流变换为直流电，再经逆变器变换成恒频交流电。逆变器通常采用固定开关点的优化的ＳＰＷＭ技术，通过调节发电机激磁调节输出电压。由于系统是高阶系统，为了降阶，提出改变开关点的位置来调节输出电压，并提出优化ＳＰＷＭ的定义，分析了调节范围和谐波含量的变化，并给出了实现电路。     

Frequency-controlled series-resonant converter with synchronous rectifier

This paper presents an analysis and experimental results for a frequency-controlled series-resonant dc-dc converter that consists of a Class-D zero-voltage-switching (ZVS) series-resonant inverter and a center-tapped synchronous rectifier. If the dc output voltage is low, the efficiency of the converter is dominated by the efficiency of the rectifier. Low on-resistance metal-oxide-semiconductor field-effect transistors (MOSFETs) are used in the rectifier instead of diodes because the forward voltage drop across the rectifying device is low, resulting in a high efficiency. The dc output voltage is regulated against variations in the load resistance and the dc input voltage by varying the operating frequency. Experimental results are presented for a converter with a dc input voltage of 150 V, an output voltage of 5 V, and a dc load resistance ranging from 0.5 to 5.5 R. The measured efficiency was 86% for a 50 W output and 89% for a 25 W output. The theoretical results were in good agreement with the measured results.     

一种新颖的在线自校正死区补偿策略

为解决正弦脉宽调制(SPWM)电压源逆变器在低频和轻载时死区效应所导致的相电压、相电流畸变和转矩脉动等问题,提出了一种新颖的在线自校正死区补偿策略。该策略考虑了死区时间、功率器件管压降、开通时间、关断时间等对逆变器输出电流的影响,而且对直流母线电压和载波频率的波动进行了自校正在线计算补偿。最后,对输出电流进行了死区补偿前和补偿后的对比试验,结果表明该方法具有较好的补偿效果。     

变速恒频电源闭环控制系统设计

 本文讨论了变速恒频电源闭环控制电路的设计。闭环控制电路的目的除保证变速恒频电源达到所要求的动、静态性能指标外,对其中交交变频器输出中存在的直流、次谐波及其它谐波分量要有强的抑制能力,以减小主电路滤波器的体积重量。为此,文中提出了采用微分反馈并联校正、比例积分串联校正及电压调节的闭环控制系统方案,并进行了一系列实验研究和验证。     

基于SVPWM过调制的超前角弱磁控制永磁同步电机的策略研究

研究了电动车用内置式永磁同步电机的控制策略,提出了超前角弱磁控制与空间矢量脉宽调制(SVPWM)过调制结合的控制系统。超前角弱磁控制使用转速、电流和电压的3个闭环控制,电机端电压与直流侧电压组成电压控制环,产生电机弱磁的电流超前角直接给定交直轴电流。SVPWM过调制算法可以有效提高逆变器输出电压基波幅值,电机使用弱磁控制方式达到最大转速后使逆变器进入过调制状态,最大限度扩大转速范围。对该控制系统进行了仿真研究,仿真结果证明了理论分析的正确性和可行性。     

Determination of the Number of Cells in a Stepped Sine Wave Inverter for Equal Charge Transfer

The synthesis of an inverter sine wave output voltage by a staircase wave shape of low level voltage sources (cells) is accomplished by combining the cells in series at specific time intervals. Different cells of the inverter are then connected to the load for different time durations which results in unequal discharging of the cells. In order for the cells to transfer equal charge during the system operation, each voltage step should consist of a different number of cells in a parallel combination (module), the number of which depends on the time along the wave shape. The number of cells in each module is determined from the circuit current analysis and the appropriate switching time intervals, and is performed for a resistive and an inductive load. This number depends on the number of inverter voltage steps, the cell internal resistance, and the type of the load. The proper number of cells in the modules ensures identical state of charge of the cells, and equal cell recharging, and simplifies cell inspection, maintenance, and replacement.