多级联开关电感型准Z源逆变器研究

针对传统Z源逆变器电压增益低、启动电流冲击大等缺点,提出一种基于多级联的开关电感型准Z源逆变器,该逆变器是将传统的准Z源逆变器输入端的一个电感用级联的开关电感单元来替代,这样不但可以提高逆变器的升压因子,而且可以减小传统准Z源逆变器中出现的启动冲击电流,同时这种逆变器的控制方法简单,采用直接升压控制方法.在理论分析的基础上,通过仿真,验证了这种拓扑的优点.     

基于最大化3次谐波的准Y源逆变器控制策略

与Y源逆变器相比,准Y源逆变器具有输入电流连续、元件额定值低等优点.将传统的简单升压及3次谐波控制策略应用于准Y源逆变器时,均存在电容电压大、电感纹波电流大的问题.针对该问题,提出基于最大化3次谐波的准Y源逆变器控制策略.对简单升压、3次谐波及最大化3次谐波控制策略进行仿真及实验比较,结果表明:相对于其他2种控制策略,最大化3次谐波控制策略能提高直通占空比、增强系统升压能力、提升直流母线电压的利用率,同时能减小电容电压和电感电流纹波.     

一种新型Z源逆变器

为了提高逆变器直流侧输出电压,提出了一种新型Z源逆变器。该拓扑结构将Z源网络中的传统电感用开关电感代替,并且将两个开关电感型准Z源逆变器并联构成升压模块。讨论了该电路的工作原理,并用MATLAB软件进行仿真验证。仿真结果表明:该拓扑结构在较短的直通时间内升压能力更强,有效地减小了Z源网络中一个电容的电压应力,达到预期设计的目的。     

开关电感型级联准阻抗源DC/DC变换器

针对传统准Z源自身存在的不足,设计并提出了一种开关电感型级联准阻抗源DC-DC拓扑结构。分析了电路的基本结构和工作原理,利用伏秒平衡原理推导了电路各部分的电压关系。与普通的开关电感型电路拓扑相比,这种电路结构具有较高的升压功能;而且电容器电压应力明显改善,给出了MATLAB/Simulink仿真分析结果。最后通过以DSP为核心的实验电路进行了实验验证,仿真和实验结果均验证了该电路的可靠性和可行性。     

准Z源逆变器耦合电感电流纹波抑制及电热分析

准Z源逆变器拥有一个独特的阻抗网络将电源和变换电路相耦合,并具有特殊的升降压功能.电感是其阻抗网络中的核心元件,在设备中占有较大比重,使用耦合电感能显著减小其尺寸和重量.本文提出了一种耦合电感的新型设计方案以减小准Z源逆变器的输入电流纹波,重点分析了耦合电感的损耗以及温升问题,给出了磁芯与绕组损耗以及热的解析表达式.基于Ansys有限元软件搭建了多物理域联合仿真模型以及搭建了一台6 kW的准Z源逆变器样机进行仿真与试验验证.     

基于耦合电感低输入电流纹波高增益DC/DC变换器

针对如何提高增益和变换效率,并降低耦合电感型变换器的输入电流纹波问题,提出一种基于耦合电感 低输入电流纹波高增益DC/DC 变换器。通过引入无源零波纹电路,降低输入电流纹波,从而减小输入电流应 力; 同时,通过合理设计耦合电感变比,可实现变换器的高增益特性。通过理论分析和仿真实验结果表明, 该变换器的输入电流纹波大幅降低,并且所有开关管均实现了软开关,大大降低了开关损耗。同时,该变换器 各器件电压应力均远低于输出电压,有利于采用低耐压元件以降低导通损耗,提高变换器的性能。     

电源嵌入式开关电感Z源并网逆变器设计

Z源逆变器能够克服升压与逆变不兼容的缺点,但其升压能力却受逆变电路中调制因子的限制,不能充分发挥其优势。而现有改进技术在提高升压的同时,相应的增加了器件的耐压等级与成本,针对这一不足,通过结合电源嵌入式的改进思路,提出了一种具有高增益、高容错性能的电源嵌入式开关电感Z源逆变器拓扑。与Z源逆变器相比,不仅升压能力得到大幅提高,还具有更加严格的对称结构,并且降低了电容应力与启动时的冲击电流,从而减小了逆变器的成本和体积。除此之外,还可在光伏发电系统中运行于单电源开路、短路以及双电源电压不平衡等工况中。最后搭建了其光伏并网仿真模型,并在StarSim HIL实验平台进行了验证,实验结果验证了逆变器的正确性与可实现性,能够更有效地完成并网逆变工作。     

新型开关-耦合电感二次型高增益Boost变换器

文章针对传统二次型Boost变换器升压能力有限,且开关管电压应力较大等问题,在原来的拓扑基础上变换了储能电容的位置,在保留传统二次型升压变换器优点的同时,使得储能电容的电压应力大幅度降低,减小了电容的体积和寄生电阻功率损耗;引入开关电感、耦合电感升压单元,增加变换器电压增益的同时,减小了开关管电压应力,实现了以较小的占空比获得较大电压增益输出;此外,引入无源漏感吸收回路,有效抑制开关器件两端电压尖峰的同时,将漏感能量回收,提高变换器的工作效率;并详细分析了变换器的工作模态和特性。仿真结果表明,该变换器具有更高的电压增益输出,且降低了开关管和储能电容的电压应力;仿真结果验证了理论分析的正确性和可行性。     

应用于超级电容储能的开关准Z源双向DC/DC变换器研究

为了解决超级电容储能系统中超级电容升降压变换比较低以及输出电压波动较大的问题,同时在升压时提高充电速度,本文提出一种新颖的开关准Z源双向DC/DC变换器。该变换器添加了2个开关电容,升压过程中电压增益提升1/4,降压过程中降压系数减小1/5,并使开关管的电压应力降低1/5。论述了超级电容升压放电模式以及充电降压模式的工作过程,并设计了电压/电流双闭环升压控制策略,使输出电压波动小于0.98%,电感电流幅度减小0.82 A。同时设计恒电流转恒电压降压控制策略,提升9.26%充电速率。MATLAB仿真证明了所提变换器的特性和理论分析。     

一种新型准Z源逆变器

针对传统Z源逆变器升压能力不足、升压范围较窄和增益较小等问题,提出一种新型准Z源拓扑结构,通过一组串联的开关电感单元替代传统准Z源阻抗网络中的一个电感,以在较小占空比时得到较大升压因子;通过MATLAB/SIMULINK软件进行仿真验证,并与其他Z源拓扑进行对比分析。结果表明,新拓扑结构弥补了传统Z源逆变器升压能力不足和升压范围窄等问题,且在并网状态下输出的电能较高,有良好的并网效果。     

交错并联准Z源直流变换器的研究

传统变换器由于拓扑本身结构限制,升压能力有限,需要将多级变换器串联来实现高升压,降低了工作效率及系统容错率.针对该缺点,提出一种交错并联准Z源DC-DC变换器,将交错并联应用于准Z源直流变换器中,集交错并联的扩容、降纹波优点和高电压增益优点于一身.详细研究了变换器的基本工作原理,分析了工作状态,并根据基尔霍夫电压及电流定律,推导了电压增益及器件应力.通过搭建一台38 W的实验样机,验证新型拓扑理论分析的正确性和可行性,结果表明,该变换器在实现高电压增益的同时,极大地减小了电流纹波及电容容值和体积.     

耦合电感升压变换器开关管应力降低的研究

为了解决传统的升压电路拓扑因为受到寄生参数的影响而导致电压增益会受到极限占空比的限制,以及传统的耦合电感升压变换器由于漏感的存在而导致的开关管两端电压电流应力较大等一系列问题,在此提出一种新型的可用于光伏发电系统的、具有高增益和低电压电流应力的耦合电感升压变换器。该变换器在传统耦合电感升压变换器的基础上增加了由二极管、电感以及电容组成的无损吸收电路。由于耦合电感具有变压器效应,因此,相对于传统升压电路来说,耦合电感的这一特性,使电路中的电压增益有了较大的提高;由于电感具有抑制电流上升的作用,因此,开关管开通时,减轻了开关管的电流应力;在开关管S的两端并联由电感、电容以及二极管组成的无损吸收电路,有效吸收耦合电感升压变换器中的漏感能量,使得开关管两端的电压尖峰得到抑制,当开关管S彻底关断后,电容和电感通过副边绕组和输出二极管,将能量传递给负载,实现无损传输,进一步提升了电压增益。为了验证该新型耦合电感升压变换器的有效性,故在MATLAB/Simulink平台上搭建了该新型变换器和传统耦合电感升压变换器的仿真模型。通过对比2个模型的相应仿真波形,可以看出,相对于传统的耦合电感升压变换器,该新型变换器具有更高的电压增益,同时,开关管上的电压和电流应力也相对较小。     

一种新型高增益升压变换电路

为了将低压直流电源转换为所需的高压电源,提出了一种带耦合电感的新型高增益升压变换电路。将传统电感替换为耦合电感,且在开关管两边并联了由二极管和电容组成的升压模块,减小了开关管的电压应力和电流应力,提高了电压增益。在MATLAB中搭建了该新型升压变换电路的仿真模型。仿真结果表明:该新型升压变换电路具有更高的电压增益,且开关管的电压电流应力较小。     

三相交错式大变比双向DC/DC变换器研究

针对传统双向DC/DC变换器变压比较小的问题,采用三相交错式拓扑结构,使变换器具有大变压比,可以实现Boost和Buck两种工作模式.在Boost模式的输入端将三个输入电感并联来减小电流纹波,输出端将三个分压电容串联来提升电压比;在Buck模式的输入端用分压电容串联的结构来提升降压比,输出端采用电感交错并联的结构来降低电流纹波.仿真结果表明,开关管的电压应力在这两种模式下均得到了降低.优化双向DC/DC变换器输入、输出端拓扑结构,可显著提高其变压比,降低开关管的电压应力.     

基于恒最大化升压比Z源三电平中点钳位逆变器研究

三电平中点钳位逆变器由于具有低谐波和波形质量好而备受关注;然而为了实现光伏等分布式电源高电压,需要增加DC/DC才能实现升压和逆变功能,这降低了系统效率。为了解决上述问题,研究了Z源三电平中点钳位逆变器。传统的同相电压偏移(phase disposition,PD)的方法虽然能够减少开关次数和降低开关损耗,但是升压能力不够。提出一种恒最大化升压方法,能够在任何调制比情况下实现最大化的升压;而且能够消除低频纹波和减少电压应力的作用。详细地分析了升压比和开关频率之间的关系;并通过仿真和实验证明了所提算法方法的有效性。     

基于神经元PID控制的四开关三相Buck-Boost逆变器研究

单级四开关三相Buck-Boost逆变器是一种能够在较大直流输入电压范围内工作的新型拓扑结构,除了升压/降压能力外,该拓扑还具有实现DC-AC转换的功能.此外,与传统的四开关三相逆变器相比,该新型拓扑结构获得的输出电压正弦性良好,且不需要任何输出滤波器.新型拓扑结构使用较少的开关器件、电感和电容,从而降低了成本和尺寸....     

多种阻抗网络升压变换器拓扑结构优化研究

传统Z源升压变换器存在输入电流断续,冲击电流过大,升压能力不足,电容稳态电压过高等问题。对此,国内外学者相继提出了多种改进型阻抗源升压变换器,这些拓扑结构各异,性能有所差别,难以选出较为理想的拓扑结构。通过对目前存在的多种阻抗网络升压变化器进行简要介绍,对比分析了各种阻抗源拓扑的性能及优缺点,并通过Matlab/Simulink软件进行了仿真波形分析,综合考虑各种阻抗源拓扑性能、成本等优缺点,得出较优拓扑。     

基于耦合电感与倍压电容的高增益Boost变换器

针对目前新能源发电系统中的DC/DC升压变换器,普遍存在着输出电压低、开关管峰值电压大等缺点,提出了一种基于耦合电感与倍压电容高增益Boost变换器;该变换器引入耦合电感以及两个倍压电容提高了电压增益;所提结构有效吸收漏感能量,降低开关管电压应力和变换器的损耗,抑制开关管电压尖峰,实现开关管的零电流开通,并且利用耦合电感副边绕组漏感的能量解决了输出二极管的反向恢复问题;利用Matlab对所提变换器进行仿真实验,对变换器进行稳态分析,并得出变换器在不同输出功率下的效率。     

基于Z源逆变器的两种控制策略对比研究

文章对Z源逆变器的工作原理进行了分析,验证了Z源逆变器的升降压能力。对传统电压源型逆变器和电流源型逆变器与Z源逆变器的性能进行了对比,最终验证了Z源逆变器的整体性能优于传统逆变器。通过分析对比恒定直通占空比和最大化直通占空比两种PWM控制策略,得到两种控制策略下的最大直通占空比的大小,以及开关管最大电压应力的大小,为不同场合的不同控制策略控制提供了依据。     

准Z源逆变器的小波调制方法

提出一种适用于准Z源逆变器的小波调制策略,通过改变传统小波调制采样点位置,增大直通占空比的调节范围.将直通矢量分为两等份,分别插入采样时刻两端,使其不需额外增加开关频率,且理论上可获得最大恒定直通占空比.对所提小波调制与两种传统准Z源逆变器调制策略进行比较,对准Z源逆变器不同调制策略的升压能力、效率、谐波、调制比进行了系统的理论分析,最后通过仿真对所提方法进行验证.理论与仿真均表明,所提小波调制具有谐波小、电压利用率高、升压能力强等优点.