30kHz正弦波输出的AC/AC变换器研究

论文摘要

高功率密度、高效率和高性能是现代电力电子功率变换器不断追求的目标,功率因数校正和软开关技术为此提供了有效的方法。因此本文介绍了一种前端带功率因数校正的串并联负载谐振式DC/AC 变换器。文章首先介绍了功率因数校正电路的工作原理,并以均值电流控制的BOOST 电路为例,分析了输入电流中三次谐波的产生与抑制以及控制系统的设计方法和设计过程。接着对负载谐振式逆变器进行了分类并比较了他们的特点,最终采用了串联谐振、电容分压输出的拓扑结构。该电路结构集成了串联谐振逆变器和并联谐振逆变器的优点,在开关频率略小于谐振频率时可以实现开关管的软开关; 如果选择合适的参数,可以做到对无功负载的近似无差调节。文中还介绍了该电路的工作原理以及简化的等效电路; 详细地分析了逆变器的负载特性以及负载变化对逆变器工作特性的影响; 并总结出了谐振电感和电容的选取原则。两级电路各自构成独立闭环回路,前级采用PWM,后级采用移相控制调压,工作简单、可靠。最后对电路进行了仿真和实验,实验结果表明,该方案是可行的,该方案对高频逆变领域具有一定的参考价值。

论文目录

• 1. 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 功率因数校正（PFC）技术概述
• 1.2.1 电网谐波的产生与抑制
• 1.2.2 功率因数校正器的工作模式与控制方法
• 1.3 软开关技术的发展概况
• 1.3.1 硬开关PWM 变换电路及其局限性
• 1.3.2 软开关技术的特性及发展
• 1.3.3 软开关逆变器
• 1.4 课题来源及研究内容
• 2. 负载谐振式逆变器的拓扑结构和原理分析
• 2.1 谐振电路的基本概念
• 2.1.1 串联谐振电路
• 2.1.2 并联谐振电路
• 2.2 负载谐振式逆变电路的特点及拓扑结构的选择
• 2.2.1 负载谐振式逆变电路的特点
• 2.2.2 拓扑结构的选择
• 2.3 串并联负载串联谐振式逆变器
• 2.3.1 工作原理分析
• 2.3.2 稳态分析
• 2.3.3 负载对电源工作特性的影响
• 3. 系统硬件电路
• 3.1 功率因数校正环节
• 3.1.1 升压式有源功率因数校正电路（Boost PFC）
• 3.1.2 控制系统分析
• 3.1.3 系统电路设计
• 3.2 串联谐振逆变环节
• 3.2.1 主电路设计
• 3.2.2 控制系统分析与实现
• 4. 实验结果
• 4.1 仿真与实验分析
• 4.2 结论
• 全文总结
• 致谢
• 参考文献
• 附录.硕士在读期间发表的论文