一种软开关逆变器新型拓扑及控制方法研究

摘要

常规PWM桥式逆变器目前占据主导地位,且软开关逆变器实用化也举步维艰。近20多年来,基于PWM波形生成机理的功率变换器对传统系统的不断更新换代,建立了学科史上不可磨灭的功勋,使它从上个世纪到现在在各类型的电力控制领域创造了一段相当长的历史。与此同时,随着各种新技术和性能要求的不断提高,PWM逆变器应用已经遇到了继续提升性能的技术瓶颈问题。其根本原因在于,从工作机理上,它只能通过离散脉冲序列来逼近正弦波,无法达到模拟化正弦波的效果。将正弦波等效为PWM脉冲传递功率的面积等效原理长期被认同,而实际上作用于负载的物理效果并不能完全等效。要解决这些问题,仅仅依靠先进控制及快速算法来提升性能的难度已越来越大,再进一步完善特性是有限度的。所以必须从问题本质出发,从拓扑模式自身的本质出发,通过创新来解决问题,探索更新的电压优波逆变器拓扑及控制方法。本课题研究开发一种软开关逆变器新型拓扑及控制方法,具有瞬态电压跟踪及模拟化输出电压波形效果。本课题来源于山东省自然科学基金(项目编号:ZR2009FM008)。
　　 系统主电路采用两组互补对称的戽斗电荷转移式零电流开关变换器拓扑单元交叉联接,控制方式采用自行设计的一种专门适配的“双位三态联锁比较式脉冲密度调制”(DTIC-PDM)闭环控制电路控制。系统由主电路、控制部分、驱动电路、检测与保护单元、键盘和显示单元、电压反馈单元和电源等部分组成。
　　 控制核心采用DSP2812芯片,芯片通过比较反馈电压与给定信号之间的关系,产生4路PDM信号,信号经过变窄和驱动电路,生成4只开关管的控制信号。程序中加入了键盘实现很好的人机交互,在系统运行过程中用户能够根据当前的要求通过调整动念参数实时的作出调整。
　　 本文对所涉及的系统结构方案及控制方法进行了仿真研究,研究开发了单相软开关逆变器样机并进行了大量实验。通过大量的仿真研究和实验结果表明系统结构和控制方案的正确性和可行性。