单级直流变换器型高频环节静止变流器研究

论文摘要

传统高频环节静止变流器具有很多优点,但是均为两级功率变换器级联结构,变换效率、功率密度、可靠性和成本均不够理想。提高开关频率,软开关技术可以保证其高效率。然而,当开关频率上升到一定程度时,软开关技术并不能带来效率上的优势。因此,寻求一类单级功率变换的高频环节静止变流器电路结构,来进一步提高系统的综合性能,将是一件非常有意义的工作。将隔离型双向直流变换器用于高频环节静止变流器中,不仅可以实现输入输出的高频电气隔离,提高系统的负载适应能力,而且简化了电路拓扑。在分析研究基于双向直流变换器的高频环节静止变流器的电路结构和运行原理的基础上,给出了单级Buck型、单级Buck-Boost型高频环节静止变流器两类电路拓扑族及其各自的控制原理。并选择其中拓扑最为简洁的一种——单级反激式高频环节静止变流器作为典型研究对象,进行深入细致的分析,给出了该拓扑的关键电路参数设计准则、输出电压瞬时值反馈控制原理。通过计算机仿真,验证了该类电路的可行性和理论分析的正确性。并设计研制了500VA 270V DC/115V400Hz AC的单级反激式高频环节静止变流器原理样机。实验结果表明,单级反激式高频环节静止变流技术实现了单级功率变换,拓扑简洁,可靠性高,并克服了传统高频环节逆变技术只能单向传递能量的缺点,负载适应能力强。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 逆变技术的发展和现状
• 1.1.1 低频环节逆变技术
• 1.1.2 高频环节逆变技术
• 1.1.3 逆变器的主要控制技术
• 1.2 逆变技术的研究方向
• 1.3 逆变技术的应用前景
• 1.4 航空静止变流器
• 1.4.1 低频环节航空静止变流器
• 1.4.2 高频环节航空静止变流器
• 1.5 本文的研究内容和意义
• 1.5.1 本文的主要内容
• 1.5.2 本文的意义
• 第二章 单级直流变换器型高频环节静止变流器电路拓扑与控制原理
• 2.1 基于双向直流变换器的单级高频环节静止变流器电路结构
• 2.1.1 双向直流变换器
• 2.1.2 基于双向直流变换器的单级高频环节静止变流器
• 2.2 单级Buck 型高频环节静止变流器电路结构与控制原理
• 2.3 单级Buck 型高频环节静止变流器电路拓扑族
• 2.4 单级Buck-Boost 型高频环节静止变流器电路结构与控制原理
• 2.5 单级Buck-Boost 型高频环节静止变流器电路拓扑族
• 2.6 小结
• 第三章 单级反激式高频环节静止变流器
• 3.1 引言
• 3.2 双向反激变换器工作原理
• 3.2.1 开关模态
• 3.2.2 功率电路参数设计
• 3.2.3 RCD 缓冲电路设计
• 3.2.4 控制方式分析
• 3.3 单级反激式高频环节静止变流器电路拓扑及其工作原理
• 3.3.1 单级反激式高频环节静止变流器电路拓扑
• 3.3.2 输出电压瞬时值反馈控制
• 3.4 电路仿真分析
• 3.4.1 稳态仿真分析
• 3.4.2 动态性能仿真分析与讨论
• 3.5 小结
• 第四章 单级反激式高频环节静止变流器硬件设计
• 4.1 系统构成与功率电路
• 4.2 控制电路
• 4.2.1 逆变控制电路
• 4.2.2 隔离驱动电路
• 4.2.3 保护电路
• 4.3 功率电路设计与参数选取
• 4.3.1 高频储能变压器设计
• 4.3.2 功率开关管选取
• 4.3.3 缓冲电路设计
• 4.3.4 输出滤波器设计
• 4.4 小结
• 第五章 单级反激式高频环节静止变流器实验与分析
• 5.1 主要性能指标
• 5.2 实验波形
• 5.2.1 控制电路实验波形
• 5.2.2 功率电路实验波形
• 5.3 实验数据
• 5.4 小结
• 第六章 结束语
• 6.1 本文的主要工作
• 6.2 进一步工作设想
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文以及获得的奖励