双向高频环节逆变器研究

论文摘要

双向高频环节逆变器具有双向功率流、高频电气隔离、拓扑简洁、功率变换级数少等优点，特别适用于要求双向功率流的逆变场合。本文深入研究了一种新型的双向高频环节逆变器的电路结构、拓扑与移相控制策略，对逆变器稳态原理进行了分析。单极性移相控制策略使得周波变换器功率开关在变压器电压为零时切换，实现了ZVS开关；输出滤波器前端得到的是单极性SPWM波，输出频谱特性好，体积、重量小。仿真结果验证了理论分析的正确性。本文设计了1KVA 270VDC／115V400HzAC双向高频环节逆变器试验样机，给出了试验结果。原理试验结果与理论分析及仿真结果一致，证实了双向高频环节逆变器的可行性。本文分析了基于双向高频环节逆变器的UPS系统工作过程与原理。采用双向高频环节逆变器可使UPS系统主电路变得简洁。仿真结果验证了基于双向高频环节逆变器的UPS系统的可行性，及双向高频环节逆变器双向功率流的特性。本文对单极性、双极性移相控制全桥式高频环节逆变器的控制策略、原理特性和关键电路参数设计准则等进行了深入的比较研究，获得了重要研究结论。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题研究背景及意义
• 1.2 低频环节逆变技术
• 1.3 高频环节 DC/AC逆变技术
• 1.3.1 单向型高频环节逆变技术
• 1.3.2 双向型高频环节逆变技术
• 1.4 高频环节逆变器的控制策略
• 1.5 本文的主要研究内容
• 2 双向高频环节逆变器的原理与仿真
• 2.1 单极性移相控制策略
• 2.2 单极性移相控制时逆变器开关状态等效电路
• 2.3 稳态分析
• 2.4 电路仿真分析
• 2.5 本章小结
• 3 双向高频环节逆变器的设计与实验
• 3.1 系统构成及功率电路
• 3.2 控制电路
• 3.2.1 UC3879概述
• 3.2.2 电压移位比较方式
• 3.2.3 控制信号的产生
• 3.3 功率电路主要元器件设计与参数选择
• 3.3.1 开关频率的选择
• 3.3.2 高频变压器设计
• 3.3.3 功率器件选择
• 3.3.4 输入滤波器设计
• 3.3.5 LC输出滤波器设计
• 3.4 原理样机试验结果与讨论
• 3.5 本章小结
• 4 基于双向高频环节逆变器的UPS系统的原理与仿真
• 4.1 UPS简介
• 4.2 基于双向高频环节逆变器的UPS系统工作原理
• 4.3 仿真分析与讨论
• 4.4 本章小结
• 5 两种移相控制双向高频环节逆变器的比较
• 5.1 两种移相控制策略
• 5.2 原理特性
• 5.3 关键电路参数设计准则
• 1/N₂）'>5.3.1 高频变压器匝比n（N₁/N₂）
• 5.3.2 高频变压器铁损
• 5.3.3 输出滤波器
• 5.3.4 功率开关电压和电流应力
• 5.3.5 高频变压器铜损
• 5.4 本章小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表论文
• 附录