低输入电压大功率逆变器技术研究.ppt

1、2020/9/8,低输入电压大功率逆变器技术研究,谢少军 韩军 张勇,2020/9/8,主要内容,引言,低输入电压逆变器技术方案分析,小结,移相调压阶梯波合成逆变器原理,28V输入20kVA三相逆变器设计及研制结果,2020/9/8,研究背景,1.低电压输入的逆变器应用广泛,2.低输入电压的单台逆变器很难实现较大功率输出,3.逆变器并联较复杂,2020/9/8,低输入电压逆变器技术方案分析,1.从低压直接逆变，再升压。,2.直流升压变换器和阶梯波合成逆变器组合。,3.直流变换器和正弦脉宽调制逆变器的组合。 采用一台直流变换器处理全部功率，无论是隔离式变换器或非隔离式变换器，功率器件的电流均极高

2、，工程实现是十分困难的。,功率管的电流定额过大 功率管的开关应力过大 若多个器件并联，工艺复杂，结构设计困难，可靠性低 大电流使逆变器的损耗过大,2020/9/8,移相调压阶梯波合成逆变器原理,传统的阶梯波逆变器本身不具备调压功能，为了稳定输出电压，且避免采用直流变换器，可以采用两个逆变器串联，依靠调节两者输出电压的相位来调节电压。 各个阶梯波逆变器通道之间功率自然均分，单台逆变器功率容量小，每个桥臂的电流定额小，易于实现 单级功率变换，可以达到较高效率,2020/9/8,移相调压原理,2020/9/8,移相控制信号产生,up与输出电压同频率的三角波交截，得到一定脉宽的相位差脉冲，两组逆变电源

3、通过锁相环分别锁定脉冲的前后沿，调节up的大小即可改变脉冲的宽度，从而调节两逆变电源输出的相位差。,三角波交截法,2020/9/8,28V输入20kVA三相逆变器设计,某28V输入三相逆变器要求工作电压范围18-32V输出电压为115V，频率400Hz根据上述原理采用两个四通道三相桥式逆变器实现；考虑2倍过载，功率管电流额定需要300A，可以采用两只60V/200A功率场效应管并联；将合成变压器的变比取为1:1.14:0.94:0.66:0.34；2在26-90范围内变化，即可实现全部工作电压范围内的输出电压稳定；理论上该逆变器不滤波输出电压失真度为7.3%，采用很小的24次滤波陷阱后，输出电

4、压失真度可小于1%；由于每个三相逆变桥功率较小，工程实现很简单。,2020/9/8,系统动态模型的建立,为了研究系统的稳定性和动态性能，对系统进行了小信号分析。首先建立系统的动态数学模型，为了便于建模分析，同时保证模型的合理有效，我们做如下假设： (1)假设系统在某一时刻已经稳定，输入给定发生微小变化ugr，考察系统的稳定性和动态性能; (2)所有元件都是理想的，无寄生参数，功率管开关瞬间完成，并忽略上下管的死区时间； (3)输出电压为正弦波，忽略所有谐波，并忽略滤波器对基波的延迟。,2020/9/8,模型等效过程,PI调节器的传递函数为,三角波比较交截,锁相环,2020/9/8,系统动态模型

5、,系统的开环传递函数,2020/9/8,20kVA静止变流器研制结果,空载输出电压波形,满载输出电压电流波形,THD小于1%，满载时最高效率超过92%,2020/9/8,20kVA静止变流器试验结果,变流器与蓄电池配合重载试验结果,2020/9/8,系统动态响应,突加负载电流电压波形,突卸负载电流电压波形,加、卸50A对称阻性负载时，电压调整时间约300ms,2020/9/8,小结,1.本文提出了移相调压阶梯波逆变器方案，有效地解决了低电压输入大功率静止变流器的技术难点，电能变换效率高，工程实现简便。,2.本文分析了方案的工作原理，建立了系统的动态分析模型以进行参数设计。,3.研制了28V输入20kVA