谐振型逆变器原理分析
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并联谐振逆变器工作原理今天咱们来唠唠并联谐振逆变器这个超有趣的东西哦。
你可以把并联谐振逆变器想象成一个超级神奇的“电能魔法师”。
它主要是用来把直流电变成交流电的呢。
就好像是一个翻译官,把直流电这种“一种语言”转化成交流电那种“另一种语言”。
那它到底是怎么做到的呢?咱们得先从它的几个重要组成部分说起。
这里面有直流电源,这就像是魔法师的能量源泉,源源不断地提供直流电。
然后呢,还有功率开关管,这些开关管可调皮啦,它们就像一个个小闸门,一会儿开一会儿关的。
再有就是并联谐振电路啦,这个电路可不得了,是整个逆变器的“魔法核心”呢。
当直流电源的电过来的时候,那些功率开关管就开始按照一定的规律跳动起来啦。
它们快速地打开和关闭,这一动作就像在给直流电“打节拍”。
这个时候,并联谐振电路就开始发挥它的魔力了。
并联谐振电路里有电感和电容这对“好伙伴”。
电感呢,就像是一个有点固执的家伙,它对电流的变化有点抵抗,不喜欢电流突然变来变去的。
电容呢,就像是一个很灵活的小储蓄罐,它能储存电荷,也能快速地释放电荷。
当功率开关管的跳动节拍和并联谐振电路的固有频率对上号的时候,就像是找到了一个特别和谐的旋律。
这个时候啊,电路里就会发生很奇妙的事情。
在这个和谐的状态下,电流和电压之间的关系变得特别有趣。
电压会变得很大,电流也会在电路里欢快地跑来跑去。
这个时候,就成功地把直流电变成了交流电啦。
而且啊,这个交流电的频率还和并联谐振电路的固有频率有关呢。
就好像是按照这个电路自己的节奏,创造出了一种新的电能形式。
你想啊,如果把这个过程比作一场音乐会。
直流电源是那个提供音乐素材的后台,功率开关管就是指挥家,拿着小指挥棒(开关动作)来指挥。
而并联谐振电路就是乐队啦,电感和电容就是乐队里的不同乐器,它们配合得完美无缺,演奏出了交流电这种美妙的“音乐”。
而且哦,并联谐振逆变器还有一些很厉害的特性呢。
比如说,它在工作的时候,能够让功率开关管承受的压力比较小。
弱电网条件下并网逆变器多机谐振原理和解决办法1.易事特集团股份有限公司广东东莞 523808;2. 2.南昌大学信息工程学院,江西南昌 330031摘在多机的弱电网当中,对电压进行前馈处理能够从很大程度上降低多级谐振的影响,使得电网的稳定性能够得到更为有效的改善。
通过对弱电网普遍存在的谐振问题进行分析,根据输出阻抗的变化明确了提高电网稳定性的方向,确定如何通过LCL的U cap电压采样进行复合型的补偿,本文就弱电网谐振问题的解决提出了可行的解决方案。
以该方案为前提的情况下,本文对浙江开化光伏电站弱电网受到谐振影响出现的跳闸情况进行了分析,并说明该案例采用怎样的措施实现了问题的解决。
关键词:谐振并网弱电网逆变器引言在弱电网的环境当中,电网本身的阻抗对逆变器的使用效果能够造成严重的影响。
弱电网的阻抗过高能够导致逆变器使用的稳定性降低,解决这一问题有多种办法,本文提出利用LCL的电容电流为反馈变量,利用PI控制器进行补偿调整,避免弱电网中多机并联并网产生电流谐振。
1 逆变器稳定性分析1.1 等效模型图1 基于LCL滤波的并网控制系统LCL型滤波器由于可以有效的提高滤波器在高频段的衰减特性,同时保持低频段较好的增益特性。
在三相并网逆变器中得到了普遍应用。
在并网逆变器中,我们对母线电容Udc进行逆变斩波成LCL的输入电压Ui,然后滤波输出,得到并网电流Ig。
所以我们首先需要根据图1得到LCL的Ig和Ui的传递函数为:公式1:LCL中的具体谐振频率如公式2,由此我们可以知道三个参数都对ωref有影响。
这个公式也是LCL滤波器设计的主要依据。
公式2 :从公式1可以得到LCL型滤波器这是一个三阶系统,它增加了二阶谐振零极点。
会带来的一个严重的问题就是其谐振问题。
在图2中,我们使用L eq代表电网传输线路的等效感抗、I g代表并网电流、I inv代表逆变电流、U grid代表并网电压、U cap代表电容电压。
需要说明的是电网传输线路当中包括电阻以及电抗两部分,但是弱电网下传输网络的电抗部分会远大于自身的阻抗,我们正是基于这种条件下进行的系统分析。
逆变器工作原理逆变器是一种将直流电转换为交流电的电子设备。
它在许多领域中广泛应用,如太阳能发电系统、风力发电系统、电动车充电系统等。
逆变器的工作原理非常关键,下面将详细介绍逆变器的工作原理及其相关原理。
1. 逆变器的基本原理逆变器的基本原理是通过控制开关管的导通和断开,将直流电转换为交流电。
逆变器主要由输入端、输出端、控制电路和功率电路组成。
输入端接收直流电源,输出端输出交流电。
控制电路负责控制功率电路中的开关管的导通和断开,从而实现电流的正向和反向流动。
2. 逆变器的工作过程逆变器的工作过程可以分为两个阶段:直流到直流(DC-DC)转换和直流到交流(DC-AC)转换。
2.1 直流到直流(DC-DC)转换在这个阶段,逆变器将输入的直流电源进行调整和转换,以便适应后续的直流到交流转换。
这个阶段主要包括三个步骤:输入滤波、变压和输出滤波。
2.1.1 输入滤波逆变器的输入端通常会接收到来自太阳能电池板、风力发机电等直流电源。
直流电源的输出通常存在一些脉动和噪声。
因此,逆变器需要通过输入滤波电路对直流电源进行滤波,以去除这些干扰信号,保证后续电路的正常工作。
2.1.2 变压在输入滤波之后,逆变器会将直流电源的电压进行变压。
变压的目的是将直流电源的电压调整到逆变器工作所需的电压范围,通常是直流电源电压的倍数。
2.1.3 输出滤波经过变压之后,逆变器会对输出电压进行滤波处理,以去除可能存在的高频噪声和脉动。
输出滤波电路通常由电感和电容组成,能够平滑输出电压,提供稳定的直流电源。
2.2 直流到交流(DC-AC)转换在直流到直流转换之后,逆变器将直流电源转换为交流电。
这个阶段主要包括两个步骤:逆变和输出滤波。
2.2.1 逆变逆变是逆变器的核心过程,它通过控制开关管的导通和断开,将直流电源转换为交流电。
逆变器通常采用全桥逆变电路,由四个开关管组成。
通过控制开关管的导通和断开,可以实现交流电的正向和反向流动,从而产生所需的交流电信号。
全桥LLC谐振变换器的混合式控制策略一、本文概述随着电力电子技术的快速发展,谐振变换器因其高效率、高功率密度等优点在电力转换领域得到了广泛应用。
全桥LLC谐振变换器作为一种重要的谐振变换器拓扑,其结合了LLC谐振变换器的高效率和全桥拓扑的高功率密度,成为了众多应用场合的首选。
然而,随着应用需求的不断提高,全桥LLC谐振变换器的控制策略也需要不断优化,以适应更复杂的运行环境和更高的性能要求。
本文旨在研究全桥LLC谐振变换器的混合式控制策略。
混合式控制策略结合了传统的模拟控制和数字控制的优点,通过灵活调整控制参数,实现对全桥LLC谐振变换器的精确控制。
本文首先分析了全桥LLC谐振变换器的工作原理和特性,然后详细介绍了混合式控制策略的设计和实现过程,并通过仿真和实验验证了混合式控制策略的有效性和优越性。
本文的研究不仅有助于提升全桥LLC谐振变换器的性能,还为其他类型的谐振变换器的控制策略设计提供了有益的参考。
通过深入研究混合式控制策略,可以为电力转换领域的技术进步和产业发展做出积极的贡献。
二、全桥LLC谐振变换器的基础理论全桥LLC谐振变换器是一种在电力电子领域广泛应用的高效能量转换装置。
其基础理论主要涉及谐振原理、功率传输和调制策略等方面。
全桥LLC谐振变换器主要由全桥逆变电路、LLC谐振网络和整流滤波电路三部分组成。
全桥逆变电路的作用是将直流电源转换为高频交流电源,通过四个开关管的交替导通和关断,形成桥式逆变输出。
LLC谐振网络是全桥LLC谐振变换器的核心部分,它包括谐振电感、谐振电容和变压器。
在谐振频率下,谐振电感和谐振电容形成谐振回路,使得变换器在谐振点处具有较高的电压增益和较小的无功功率损耗。
同时,变压器负责实现电压和电流的匹配,以及电气隔离。
在功率传输方面,全桥LLC谐振变换器通过调整开关管的占空比和频率,实现输入和输出电压的匹配。
当变换器工作于谐振状态时,其电压增益和效率达到最优。
全桥LLC谐振变换器还采用了调制策略,如脉冲宽度调制(PWM)和脉冲频率调制(PFM),以实现对输出电压的精确控制。
半桥llc谐振变换器工作原理概述及解释说明1. 引言1.1 概述本篇文章主要介绍了半桥LLC谐振变换器的工作原理,从基础概念出发,逐步深入解释其原理和设计考虑。
半桥LLC谐振变换器作为一种高效率、高稳定性的电源转换器,在工业、计算机以及新能源领域应用广泛。
通过该文章的阅读,读者可以全面了解半桥LLC谐振变换器的内部结构、工作原理以及应用案例分析,并对实现该变换器的关键要点有所掌握。
1.2 文章结构本文共分为五个主要部分:引言、半桥LLC谐振变换器工作原理、实现半桥LLC 谐振变换器的要点、实际应用案例分析以及结论与展望。
在引言中,将简要概括文章内容并说明目的,帮助读者对全文有一个初步的认识和预期。
接下来,我们将详细介绍半桥LLC谐振变换器的工作原理,包括概述、原理详解以及关键参数和设计考虑。
然后,我们将讨论实现该变换器所需注意的要点,包括控制策略选择与设计、调节回路设计与优化以及功率传输与效率提升技术。
随后,通过实际应用案例分析,我们将覆盖工业、计算机和新能源领域中半桥LLC谐振变换器的具体应用情况。
最后,在结论与展望部分,对文章进行总结,并展望未来该领域的研究方向。
1.3 目的本文的目的是介绍半桥LLC谐振变换器的工作原理及其相关要点和应用案例,为读者提供一个全面深入的了解。
通过本文,读者将能够掌握该变换器的基本概念、内部结构以及关键设计参数和考虑因素。
此外,通过实际应用案例分析,读者可以更好地了解半桥LLC谐振变换器在不同领域中的具体应用场景和效果。
最后,在结论与展望部分,我们会对该领域未来发展方向进行初步讨论。
希望通过这篇文章,读者可以加深对半桥LLC谐振变换器的理解,并在相关领域中有所应用和创新。
2. 半桥LLC谐振变换器工作原理2.1 谐振变换器概述谐振变换器是一种常用的电力电子转换器,其主要目的是将电能从一个形式转换为另一个形式。
在半桥LLC谐振变换器中,输入直流电压会被转换成高频交流电压,并通过输出侧得到所需的功率输出。
逆变器逻辑控制原理1. 逆变器的基本原理逆变器是一种将直流电能转换为交流电能的电力转换装置。
它通常由直流输入电源、逆变器电路和输出滤波电路组成。
逆变器的逻辑控制原理是通过控制逆变器电路中的开关器件(如晶体管、MOSFET等)的开关状态,实现直流电能向交流电能的转换。
逆变器的基本原理是利用开关器件的开关状态,将直流输入电压按照一定的规律切换成交流输出电压。
逆变器的输入电压通常是一个固定的直流电源,而输出电压则是一个可变的交流电压。
逆变器的输出电压可以是单相交流电,也可以是三相交流电。
2. 逆变器的控制方式逆变器的控制方式有两种:PWM控制和谐振控制。
2.1 PWM控制PWM(Pulse Width Modulation)控制是一种通过改变开关器件的开关频率和占空比来控制逆变器输出电压的方法。
PWM控制通过调节开关器件的开关频率和占空比,可以实现对输出电压的精确控制。
PWM控制的原理是将直流输入电压按照一定的频率进行开关,通过改变开关器件的开关占空比,可以控制输出电压的大小。
当开关器件处于导通状态时,直流输入电压通过逆变器电路输出;当开关器件处于关断状态时,逆变器电路断开,输出电压为0。
通过不断地调节开关器件的开关频率和占空比,可以实现对输出电压的精确控制。
2.2 谐振控制谐振控制是一种通过谐振电路来控制逆变器输出电压的方法。
谐振控制通过调节谐振电路的参数,可以实现对输出电压的调节。
谐振控制的原理是利用谐振电路的谐振频率与逆变器输出频率相匹配的特点,使得逆变器输出电压接近所需的频率。
通过调节谐振电路的参数,可以改变谐振频率,从而改变逆变器输出电压的频率。
谐振控制通常适用于输出频率较高的逆变器。
3. 逆变器的逻辑控制原理逆变器的逻辑控制原理是通过控制逆变器电路中的开关器件的开关状态,实现对输出电压的控制。
逆变器的逻辑控制通常由控制电路和开关驱动电路组成。
3.1 控制电路控制电路是逆变器的核心部分,它负责根据输入信号和控制策略生成控制信号,控制开关器件的开关状态。
串联谐振逆变器电路原理
串联谐振逆变器是一种非常重要的电力电子器件,它与傅立叶变换器(PFC)和功率放大器(PA)一起构成了高效变流器的重要部分。
它
可以从一个电源中调节输出电压,实现精确的功率控制,同时也能实现低通滤波功能。
串联谐振逆变器的传统电路结构主要由两个LC谐
振电路和一个桥接式可控硅组成,该电路具有较高的效率和稳定性,可用于单相和多相的调节。
串联谐振逆变器电路原理主要涉及到两个谐振电路的建立,即电感加电容的串联组合以及两个开关的正确变换。
由于桥接式可控硅的引脚可以无线控制,因此可以使用脉宽调制(PWM)技术实现谐振电路
的开启和关闭,从而改变输出潮流的相位和大小。
当两个谐振电路建立后,当脉宽调制电路控制其中一个开关加电时,具有另一个开关作用的电流激励会形成一个电感激励电流,随后另一个开关被控制关闭,此时,在电路中会形成足够的能量储存,从而产生输出的正弦波。
在实际应用中,串联谐振逆变器的输入为直流电压,并将其转换成交流电压供给目标装置。
它的主要优点是可以实现高效率的输出,并且非常稳定。
此外,该电路可以实现低频滤波,抑制纹波,提高过载能力,从而提高电源的可用性和可靠性。
在应用方面,串联谐振逆变器可用于大功率LED灯、逆变空调、电脑电源和MP3、MP4播放器等电子装置的供电,由于具有高效率和
稳定性的性能,因此被广泛应用于各种电力电子系统中。
总之,串联谐振逆变器是一种先进的电力电子调节装置,可以实
现低频滤波,压制纹波,提高稳定性和功率因数等多种功能,为实现高效率、低噪音的电源提供了可靠保障。
LLC半桥谐振开关电源原理介绍与逆变电路LLC半桥谐振原理介绍随着开关电源技术的研究与发展,高效电路模块(软开关)技术得到了广泛的应用,主要为谐振型的软开关拓扑和 PWM 型的软开关,近几年来,随着半导体器件制造技术的发展,开关管的导通电阻、电容和反向恢复时间越来越小了,对于谐振变换器来说,如果设计得当,能实现软开关变换,使得开关电源具有较高的效率,LLC 谐振变换器实际上来源于不对称半桥电路,后者用调宽型(PWM)控制,而 LLC 谐振是调频型(PFM)电源电路。
0928ELLC半桥谐振电源开关原理框图在工作中,半桥串联谐振的DC-DC转换器通过改变开关管的开关频率进行转换,谐振网络的输入电压频率也将同步发生改变,谐振网络的阻抗也将发生改变,并 进一步影响负载端的电压发生相应的变化。
由于这种分压作用,串联谐振变换器的直流电压增益≤1,当电路的开关频率工作在谐振频率Lr和Cr谐振点时,谐振网络的阻抗达到最小,输入的电压绝大部分传递到负载端,此时变换器的直流电压增益最大为1。
LLC半桥谐振逆变电路根据负载结构的不同形式,逆变器分为两种形式:串联谐振逆变器,即电容与负载串联连接,也称电压源型逆变器;并联谐振逆变器,即电容与负载并联连接,也称电流源型逆变器。
本文主要对串联谐振逆变器的主电路结构、控制和调功方法进行研究。
全桥串联谐振逆变器串联谐振逆变器分为全桥串联谐振逆变器和半桥串联谐振逆变器两类,首先对全桥串联谐振逆变器进行介绍,其电路结构如下所示。
0928F 串联型逆变器根据负载工作状态的不同可以分为三种工作模式:容性状态、感性状态和谐振状态,状态下负载电压和电流的相位关系,分别为负载电压、负载电流的波形,负载电压与负载电流之间的相位角。
桥臂谐振电容与负载串联,而不是自成回路,即流过负载的电流将全部流过开关管IGBT,因此,在这种电路中一般采用多个开关管并联,两类半桥串联谐振逆变器结构上的不同在于对于第1类半桥串联谐振逆变器,谐振电容与负载槽路直接串联,此类逆变器一般应用于小功率领域;半桥串联谐振逆变器,两个谐振电容相当于是两个桥臂,一般用于较大功率。
串联谐振逆变器电路原理1 什么是串联谐振逆变器串联谐振逆变器(又称全谐振逆变器)是一种特殊的间歇式单相恒电流逆变器,它组合了两个谐振回路:一个串联单相谐振回路,另一个是并联谐振回路。
它可以有效提高DC/AC转换效率,减小负载由电流变化引起的谐波。
串联谐振逆变器的基本原理是将直流技术和谐振技术有机地结合在一起,充分利用两者相互协调作用,实现直流/交流电能轮换。
2 串联谐振逆变器电路原理串联谐振逆变器一般由输入滤波电路、控制回路、DC到DC变换电路、恒频谐振电路和节能电路组成。
其中输入滤波电路是降低投入电源中各频段电噪比的电路,DC到DC变换电路可以将投入电源的直流电量变成适合于控制回路的脉冲电压,控制回路的作用是根据投入的幅值确定恒频谐振电路的谐振频率,控制IGBT的导通,以实现不同幅度的输出功率,节能电路是检测输出负载的电压下降情况,实现输出电压在额定值内稳定,有效使得设备在正常功率下的最低功耗。
3 工作原理当串联谐振逆变器工作时,投入电源中的直流电量由DC到DC变换电路变成脉冲电压,经控制回路确定谐振电路的工作频率,由此控制IGBT的导通,实现电能轮换,最后将投入电源转换成输出电压。
节能电路的作用是在负载改变时实现输出电压的变化,以满足负载的需要,从而实现恒定的电压输出和最大的能量效率。
4 优点串联谐振逆变器具有定电压、定电流、常见复杂波形输出、低逆变失真、简单操作、低副谐波失真和宽范围输出调节等优点。
由于串联谐振逆变器的输出功率可以根据负载的变化动态调整,使得更多的能量转化成纯正的交流电,节约能源效率更高,电能损耗更低。
总结而言,串联谐振逆变器由于其输出功率可以根据负载的变化动态调整,可以产生定电压、定电流以及低谐波失真的高效电能,是一种理想的DC/AC转换器。
多逆变器并网运行耦合谐振分析及抑制策略作者:张春强 陈智勇李鸣慎匡慧敏程石来源:《计算技术与自动化》2016年第02期摘要:多逆变器并网运行的谐振问题与单台逆变器相比较为复杂。
本文建立的多逆变器并网运行的诺顿等效数学模型,按谐振产生机理的差异将谐振划分为:自身谐振、并联谐振、串联谐振,并分析了各类谐振的特点;电流控制环节引入谐波电流补偿的有源阻尼环节,以衰减耦合谐振峰值。
通过与未采用谐波电流补偿的控制策略的对比研究,验证该方案抑制谐振的有效性。
关键词:多逆变器并联;耦合谐振;虚拟谐波电阻;微电网中图分类号:TP23 文献标识码:A1 引言多分布式电源的孤岛微电网可以采用下垂控制实现逆变器无互联线的并联运行[1,2]。
微电网连接大电网时,分布式电源并网汇总母线电压由大电网电压提供支撑,各并网逆变系统采取电流控制方案,实现风电或光伏的最大功率跟踪控制[3,4]。
LCL型滤波器是一种适应于较大功率等级的分布式电源并网逆变场合的并网滤波器。
与L 型滤波器相比,LCL型逆变器能有效抑制电流的高次谐波。
在设计相同的抑制谐波效果的前提下,LCL型滤波器的总电感量要远低于L型滤波器,这有利于降低电感体积,提高功率密度,降低滤波损耗。
但LCL型滤波器在特定谐波频率附近存在一个明显的幅频响应谐振峰值[5,6],若逆变器输出电流谐波分量的频率恰好位于该谐振点附近,造成谐波电流的显著放大。
为了能够有效抑制LCL滤波器的谐振峰值,常采取无源阻尼和有源阻尼法来降低谐振点附近的幅频响应幅值。
无源阻尼法主要的缺点在于阻尼电阻增加了系统的损耗,尤其是大功率场合,阻尼电阻发热严重。
有源阻尼策略通过修正控制算法来实现阻尼效果[7,8]。
多台并网逆变器并联运行,其谐振问题相比单台逆变器时更为复杂,其谐振幅值和频率受逆变器并联数量、其他逆变器输出电流以及电网电压等的影响[9,10]。
为了探究多台并网逆变器耦合谐振问题,本文建立了多逆变器并网运行的诺顿等效数学模型,在此基础上分析自身谐振、并联谐振以及串联谐振的特点。
电磁炉谐振电路原理详解英文回答:The principle of a resonant circuit in an induction cooker is quite fascinating. Let me explain it to you. First, let's understand what a resonant circuit is. A resonant circuit is a combination of an inductor and a capacitor that can store and release energy at a specific frequency. In the case of an induction cooker, this resonant circuit is used to generate high-frequency alternating current (AC) that creates a magnetic field, which in turn heats up the cooking vessel.Now, let's break it down step by step. When you turn on an induction cooker, an electronic circuit called an inverter generates a high-frequency AC signal. This signal is then fed into the resonant circuit, which consists of an inductor and a capacitor. The inductor stores energy in its magnetic field, while the capacitor stores energy in its electric field.The resonant circuit is designed in such a way that the natural frequency at which it oscillates matches the frequency of the AC signal generated by the inverter. Thisis important because when the two frequencies match, the energy transfer between the inductor and the capacitor is maximized, resulting in efficient power transfer.When the resonant circuit is in operation, the inductor and the capacitor exchange energy back and forth. The inductor releases its stored energy into the capacitor, and then the capacitor releases its energy back into the inductor. This continuous exchange of energy creates a powerful and stable oscillating magnetic field.Now, here comes the interesting part. When you place a ferromagnetic cooking vessel on top of the induction cooker, the magnetic field generated by the resonant circuitinduces eddy currents in the vessel. These eddy currents,in turn, produce heat due to the resistance of the material. The heat is then transferred to the food inside the vessel, resulting in cooking.To control the amount of heat generated, the inverter adjusts the frequency of the AC signal. By changing the frequency, the inverter can control the intensity of the magnetic field and, consequently, the amount of heat produced. This allows for precise temperature controlduring cooking.In summary, the resonant circuit in an induction cooker is responsible for generating a high-frequency AC signalthat creates a powerful and stable magnetic field. This magnetic field induces eddy currents in the cooking vessel, which in turn generates heat and cooks the food. The frequency of the AC signal can be adjusted to control the intensity of the magnetic field and the amount of heat produced.中文回答:电磁炉谐振电路的原理相当有趣。
2007年 4 月电工技术学报Vol.22 No.4 第22卷第4期TRANSACTIONS OF CHINA ELECTROTECHNICAL SOCIETY Apr. 2007串联谐振电流源高频链正弦波逆变器的工作原理和控制方法金晓毅邬伟扬孙孝峰(燕山大学电气工程学院秦皇岛 066004)摘要提出一种新型的串联谐振电流源模式隔离的高频链正弦波逆变器拓扑结构,详细介绍了其工作原理。
结合该逆变器的控制难点,采用适于该逆变器拓扑运行特色的控制策略及四象限逻辑组合方式,并给出了谐振槽的参数确定方法。
在48V直流输入、220V/50Hz交流输出的1kW 实验样机上进行实验,实验结果验证了该逆变器控制方案及实施方法的正确性。
同时通过周波变换器结构的变形,构成了各具特色的拓扑簇。
关键词:串联谐振高频链逆变器电流源单级逆变中图分类号:TM462Operational Principle and Control of Series-Resonant Current-Source Mode High Frequency Link Sine-Wave InverterJin Xiaoyi Wu Weiyang Sun Xiaofeng(Yanshan University Qinhuangdao 066004 China)Abstract An original series-resonant current-mode high frequency link(HFL)sine-wave inverter is presented in the paper. It is constructed of full-bridge high frequency inverter, series-resonant tank, current-source mode isolated transformer, cycloconverter and capacitor filter. A design method for the resonant tank is given in the paper. It is the critical part which influences the performance of inverter.The validity of operational principle and control scheme are confirmed by testing on the fabricated prototype which has specifications as 48V DC input, 220V/50Hz output and 1kW power capability.Furthermore, via the configuration transmutation of cycloconverter, the inverter has a family suitable for some application locations.Keywords:Series-resonant, high frequency link inverter, current-source, single-stage invert1引言高频链逆变电源以其高功率密度、高效率、小型轻量等特点在不间断电源(UPS)、新能源开发利用及车载电源等中小功率逆变场合有着广泛的应用。
谐振软开关技术及其在逆变电源中的应用摘要:为了获得更高的性能指标、更高的效率、更高的功率密度,软开关技术已经在DC/AC逆变器中得到了广泛的应用。
然而,在这一领域中所做的大量工作并没有得到广泛的认识,撰写本文的目的在于尝试着对软开关技术的DC/AC电路进行一个简单的分类,并对其工作原理、性能、设计上的局限性及其优缺点进行扼要的分析。
也重点讨论了谐振软开关技术在逆变电源中的应用。
关键词:零电压开关零电流开关谐振软开关The Application of Resonant Soft switching Techniques in Invert PowerSupplyAbstract: In order to achieve better performance,higher effciency,higher power density,soft switching techniques have recently been applied in the design of DC/AC inverter.However,the amount of work that has been done in this field is not widely known,this paper is an attempt to classify the soft switched DC/AC circuits in a simple and generic way,and operating principles,performance,and design limitations are discussed.Some possible industrial applications of soft switc hed inverter are addressed.Keywords:Zero voltage switching,Zero current switching,Resonant soft switching1引言近十几年来,由于电路简单和控制方便,脉宽调制(PWM)技术已经成为功率电子技术中DC/AC逆变器的一个重要的选择。
谐振型逆变器原理分析
【摘要】本文以固态高频感应加热电源中的谐振型逆变器为主要研究对象,分析了经典H桥型串联谐振逆变电路和并联逆变电路的结构特点及工作状态。
【关键词】功率MOSFET;串联谐振;并联谐振
所谓“逆变”是相对整流而言的,把直流电能转变为所需频率的交流电能,就是逆变。
逆变器的电路型式繁多,分类方法不一。
如按照输出相数,可分为单相、三相和多相;按电路结构,可分为全桥、半桥和非桥式等。
下面将具体介绍串联谐振式电压型逆变器和并联谐振式电流型逆变器的拓扑结构、工作原理、谐振槽路等特征。
1.串联谐振式电压型逆变器结构
1.1串联谐振式电压型逆变器的拓扑
串联谐振式电压型逆变器的基本电路如图1-1所示,以负载线圈(L和R)和功率因数补偿电容器C串联后作为逆变桥的负载,这种利用负载电路串联谐振的原理工作的逆变器,称为串联谐振式电压型逆变器。
此种逆变器负载电流波形为近似正弦波。
1.2串联谐振式电压型逆变器的工作原理
串联谐振逆变器的负载为串联谐振负载,通常需电压源供电。
交替开通和关断逆变器上的全控器件就可以在逆变器的输出端获得交变的方波电压,其电压幅值取决于逆变器的输入端电压值,频率取决于器件的开关频率。
逆变桥包括由4个功率MOSFET和与其反并联的快速二极管组成的四个桥臂,其工作时,轮流触发V1,3和V2,4,使负载得到高频电流。
1.3串联谐振式电压型逆变器的谐振槽路分析
串联逆变器的负载电路即为串联谐振电路,它由电容器C、电感L和电阻R 串联组成。
谐振时,串联电路各参数关系如下:
谐振频率f=
谐振时等效阻抗R=Z=R
串联电路电流I=I=
电感L上电压U=jωLI=jωL=jQU
电容器C上电压U=×=-jQU
特征阻抗X=X=X=ωL=L=或X=QR
负载有效功率P=I R=
电容器的无功功率Q=IU=Q=QP<br>电感的无功功率Q=IU=QP<br>1.4串联谐振式电压型逆变器的特征
串联谐振式电压型逆变器具有如下特征:
①容易投入负载电力。
它的这一特性表明,采用低压开关器件并联,就可构成这种系统,因而实用性强。
②负载匹配容易。
在设计时,只要把匹配变压器的漏感简单地加进负载电感就可达到目的,设计的自由度大。
2.并联谐振式电流型逆变器
2.1并联谐振式电流型逆变器的拓扑结构
并联谐振式电流型逆变器的拓扑结构如下图2-1所示,把功率因数补偿电
容器C与负载线圈(L和R)并联,基于并联谐振原理换流的逆变器,称为并联逆变器。
2.2并联谐振式电流型逆变器的工作原理
并联谐振式电源采用的逆变器是并联谐振逆变器,其负载为并联谐振负载。
通常需电流源供电,其电流幅值取决于逆变器的输入端电流值,频率取决于器件的开关频率。
逆变器采用功率MOSFET作为功率开关器件,将输入侧直流电流或电压转化为负载侧高频的交流电流或电压。
逆变器的工作频率和输出功率决定了整个电源的频率和功率。
工作时,逆变器负载处于准谐振状态,功率开关器件V1, V3和V2, V4轮流开通和关断,负载侧得到近似为矩形波的交流电流,其幅值为直流侧滤波电感输出电流值Id。
负载两端的电压波形接近为正弦波。
2.3并联谐振式电流型逆变器的谐振槽路分析
并联逆变器的负载电路就是并联谐振电路,谐振时的主要电气参数如下:谐振频率f=
等效阻抗R=Z==QR
逆变器输出电流I=U=×
负载支路电流I=I=QI=QI
逆变器输出功率P=IU=×
感应线圈的无功功率Q=IX=IωL=(Q)QR=QP<br>电容器上的无功功率Q=IX=(QI)=(Q)QR=QP<br>2.4串联谐振式逆变器与并联谐振式逆变器的比较串联逆变器和并联逆变器的差别,源于它们所用的振荡电路不同,前者是用L、R和C串联,后者是L、R和C 并联。
(1)串联逆变器的负载电路对电源呈现低阻抗,要求由电压源供电。
因此,经整流和滤波的直流电源末端,必须并接大的滤波电容器。
当逆变失败时,浪涌电流大,保护困难;并联逆变器的负载电路对电源呈现高阻抗,要求由电流源供电,需在直流电源末端串接大电抗器。
但在逆变失败时,由于电流受大电抗限制,冲击不大,较易保护。
(2)串联逆变器的输入电压恒定,输出电压为矩形波,输出电流近似正弦波,换流是在功率MOSFET上电流过零之前进行,因而电压总是超前电流-φ角,工作在小感性准谐振状态;并联逆变器的输入电流恒定,输出电压近似正弦波,输出电流为矩形波,换流是在谐振电容器上电压过零之前进行,负载电流总是越前于电压-φ角,工作在小容性准谐振状态。
(3)串联逆变器是恒压源供电,为避免逆变器的上、下桥臂功率MOSFET同时导通,造成电源短路,换流时,必须保证先关断,后开通。
即应有一段时间ta 使所有功率MOSFET都处于关断状态。
此时的杂散电感,即从直流端到器件的引线电感上产生的感生电势,可能使器件损坏,因而需要选择合适的器件的浪涌电压吸收电路。
并联逆变器是恒流源供电,为避免滤波电抗上产生大的感生电势,电流必须连续。
也就是说,必须保证逆变器上、下桥臂功率MOSFET在换流时,是先开通后关断,也即在换流期间内所有的功率MOSFET都处于导通状态。
(4)串联逆变器的工作频率必须高于负载电路的固有振荡频率,应确保有合适的ta时间,否则会导致换流失败。
并联逆变器的工作频率必须略高于负载电路的固有振荡频率,否则会导致功率MOSFET间换流时承受反向电压过高。
(5)串联逆变器的功率调节方式有二:改变直流电源电压Ud或改变功率MOSFET的触发频率。
并联逆变器的功率调节方式,一般只能是改变直流电源
电压Ud。
(6)串联逆变器的功率MOSFET所需承受的电压较低,用380V电网供电时,采用1200V的功率MOSFET就行,但负载电路的全部电流,包括有功和无功分量,都需流过功率MOSFET。
逆变功率MOSFET丢失脉冲,只会使振荡停止,不会造成逆变颠覆。
并联逆变器的功率MOSFET所需承受的电压较高,其值随功率因数角φ增大而迅速增加。
但负载本身构成振荡电流回路,工作较稳定。
(7)串联逆变器可以自激工作,也可以他激工作。
而并联逆变器一般只能工作在自激状态。
(8)在串联逆变器中,功率MOSFET的触发脉冲不对称,不会引入直流成分电流而影响正常运行;而在并联逆变器中,逆变功率MOSFET的触发脉冲不对称,会引入直流成分电流而引起故障。
(9)串联逆变器起动容易,适用于频繁起动工作的场合;而并联逆变器需附加起动电路,起动较为困难。
[科]。