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_

1、 第 22 卷第 4 期 金晓毅 等 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 105 THD=0.715%；阻感性负载时，THD=0.837%；整流 器负载时， THD=2.48% ；空载时， THD=0.988% 。 同时对样机做 500W 到额定输出功率的效率测试， 系统的整机效率均大于 90%，逆变器在较大的负载 范围内有高的逆变效率。为了验证冗余谐振模式对 系统性能影响的分析， 保持控制及主电路参数不变， 仅在一、三象限中增加回馈谐振模式，测试此时额 定阻性负载下的输出电压 THD 及系统效率。 THD 由原先的 0.715% 降低到 0.645% ；效率也由原先的 90

2、.5%降低到 89.6%。 图 9 所示为负载从空载切换到满载时的输出电 压、电流波形。由图可见，在输出电流峰值点时切 换，即在最恶劣的情况下切换，输出电压响应时间 小于 1ms，且无振荡现象。从满载到空载切换时， 由于空气开关切除负载速度慢，输出电压按照正弦 变化，无暂态调节现象。同时测试了负载从 0% 100%变化时的输出电压幅值及频率稳定度： 输出电 压幅值稳定度 220（ 1 0.3%）V ；频率稳定度 50（ 1 0.2%） Hz。 图 10 Fig.10 （ b ）共集电极结构 （ a ）桥式结构 周波变换器拓扑结构扩展 Expansion of cycloconverter to

3、pology 式，并阐述了关键环节参数的确定原则。原理分析 和实验结果均表明该逆变器具有如下特点： （ 1 ） 8 开 关 实 现 DC/AC 单 级 逆 变 ， 结 构 简 单。 （ 2 ）全部功率管工作于 ZCS ，且 ZCS 条件与 负载大小无关，与负载的特性也无关。 （ 3 ）前后级均可采用桥式模块，易于集成化。 （ 4 ）周波变换器控制逻辑简单，阻性负载时可 图9 Fig.9 负载切换时的输出电压响应 Output voltage response of load 实现工频切换，由二极管自然换流实现高频整流。 （ 5 ）冗余的谐振模式组合，可实现输出电压质 量最优或系统效率最优。 （

4、 6）等效的单极点系统，控制简单，具有优良 的输出电压动、静态特性。 参考文献 1 Yamato I, Tokunage N, Matsuda Y, et al. New conversion system for UPS high frequency linkC. Power Electronics Specialists Conference, 1988, PESC 88 Record, 19th Annual IEEE, 1988: 658-663. 2 龚春英，李伟，严仰光 . 推挽式单级电流源高频链 逆变拓扑研究 J. 电工技术学报 , 2005, 20 (10 ： 2-6. Gon

5、g Chunying, Li Wei, Yan Yangguang. Research on a push-pull type single-stage DC/AC inverterJ. Transactions of China Electrotchnical Society, 2005, 根据谐振电流正负半周、双二次变压器及四开 关结构的对称性，将后级周波变换器重新组合，可 得到图 10 所示的逆变器拓扑结构扩展。其中，图 10a 所示的桥式结构开关组合能利用桥式功率模块 减少杂散参数，提高系统功率容量和密度；图 10b 所示的共集电极结构可以采用共散热片结构并用散 热片作输出端，降低 P

6、CB 制版难度；图 2 的共发射 极结构能减少驱动用隔离电源数（注：在拓扑簇中， 标识一样的功率管驱动信号一致） 。 6 结论 本文提出了一种新型的串联谐振电流源模式隔 离的高频链 DC/AC 逆变器， 给出了输出电压及谐振 电流的实时控制方案和相应的驱动信号逻辑组合方 106 20 (10: 2-6. 3 电 工 技 术 学 报 2007 年 4 月 Gong Chunying, Li Wei, Hu Xiaojun, et al. Research on a new type single-stage DC/AC inverterJ. Transactions of China Elect

7、rotechnical Society, 2002, 17 (2: 55-58. 6 7 王聪 . 软开关功率变换器及其应用 M. 北京 : 科学 出版社 , 2000. Jin Xiaoyi, Wu Weiyang, Sun Xiaofeng, et al. Resonant tank and transformer design in series resonant converterC. In IEEE IAS05, Hong Kong, 2005: 1475-1482. 作者简介 金晓毅 男，1979 年生，博士研究生，主要研究方向为高频功率变 沙德尚 , 齐铂金 , 鲍云杰， 等 .

8、 电压型高频链逆变器 的全数字化双极性双调制波控制策略 J. 电工技术 学报 , 2005, 20 (12: 60-63. Sha Deshang, Qi Bojin, Bao Yunjie, et al. Full digitalized bipolar double modulation wave control strategy for voltage mode high-frequency link inverterJ. Transactions of China Electrotchnical Society, 2005, 20 (12: 60-63. 4 Yamato I, Tokunage N, Matsuda Y, et al. High frequency link DC-AC converter for UPS with a new voltage clamperC. In IEEE PESC Rec., 1990, 21st Annual Meeting, 1990