高頻鏈逆變技術(shù)發(fā)展綜述
輸出負載,但是需要三套相同的單相電路,結(jié)構(gòu)較復雜,而且相位需要嚴格同步。
2.3周波變流型
它是目前實現(xiàn)雙向功率傳輸?shù)某S梅桨?。該拓撲結(jié)構(gòu)一般由一個逆變器和一個周波變流器級聯(lián)而成,如圖7所示,從而省去了DC/DC變換型高頻鏈逆變器中的直流環(huán)節(jié),因此只需要二級功率變換(DC/HFAC/LFAC),減小了逆變器的通態(tài)損耗,提高了系統(tǒng)效率和可靠性。
2.3.1硬開關(guān)PWM控制方式
如圖8所示[10],其三相輸出采用周波變流器形式將高頻電壓變換成三相工頻電壓,主要用于中小容量UPS。采用周波變換器直接將高頻交流變換成工頻交流,與經(jīng)過直流變換相比較,具有下列特點:
1)電力變換級數(shù)少,可以提高效率;
2)高頻部分后級不需要直流電容器,系統(tǒng)總體成本低,結(jié)構(gòu)簡單;
3)硬開關(guān)PWM控制;
4)當高頻變壓器次級側(cè)開路時,由于變壓器漏感儲能無放電回路而產(chǎn)生較大的電壓尖峰。
為了解決圖8電路存在的問題,在文獻[11]中,周波變換器的開關(guān)控制是與一次側(cè)高頻逆變器同步且在零電壓條件下進行的,同時提出了在一個采樣周期內(nèi)輸出多個電壓矢量的脈沖分配方法。文獻[12]針對變壓器漏感引起的副邊電壓過沖問題,采用換相重疊方法進行抑制,并獲得了ZCS效果。
2.3.2LC諧振方式
高頻變壓器原邊部分采用2個功率開關(guān)及LC串聯(lián)諧振方式,副邊部分采用周波變換器形式[13],如圖9所示。利用準零電流ZCS條件來減小開關(guān)損耗,同時采用實時反饋控制方法使輸出電壓為正弦波。其主要特點是
1)不需要檢測HFlink電流的過零時刻而實現(xiàn)準ZCS;
2)容易實現(xiàn)輸出電壓實時控制;
3)HFlink電流幅值隨輸出電流而變化。
2.3.3直流環(huán)節(jié)準諧振方式
高頻變壓器前級部分采用直流環(huán)節(jié)準諧振逆變電路(簡稱QRDCLI),后級部分采用周波變換器形式[14],如圖10所示。同時還提出了改進的PDM控制策略和數(shù)字控制方法。該系統(tǒng)不需要緩沖電路,而且可以工作于四個象限。
3發(fā)展趨勢
自從上世紀80年代以來,高頻鏈逆變技術(shù)一直受到人們極大的關(guān)注,發(fā)表了大量的相關(guān)文獻。目前存在的高頻鏈逆變器拓撲,一般有以下幾個特點:
圖10直流環(huán)節(jié)準諧振方式
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1)DC/DC變換型需要三級功率變換,通態(tài)損耗高且控制復雜;
2)周波變流型大量使用雙向開關(guān),增加了電路成本和損耗;
3)電流換相時存在電壓過沖問題;
4)非純電阻性負載時,續(xù)流困難;
5)大部分電路針對CVCF系統(tǒng)設(shè)計,對于VVVF系統(tǒng)控制起來相對要復雜;
在單相高頻鏈逆變電路中,目前已經(jīng)出現(xiàn)了一些比較成熟的方案,但三相高頻鏈逆變電路還很不成熟,還需要繼續(xù)深入研究??傮w來講,主要涉及三個方面:
1)使用可關(guān)斷器件和軟開關(guān)技術(shù),提高工作頻率,以便達到裝置小型化、低成本、無音頻噪音,并且具有高可靠性、高效率;
2)研究新的組合式拓撲結(jié)構(gòu),分析復雜的工作過程以及建立數(shù)學模型,解決目前高頻鏈逆變器存在的缺點;
3)研究各種控制方式,包括PFM、SPWM、SVPWM、DPWM、PDM和差頻控制等。
4結(jié)語
高頻鏈轉(zhuǎn)換器是一種靈活多變的拓撲結(jié)構(gòu),其共同特點是電路結(jié)構(gòu)形式緊湊,功率密度和效率高,響應(yīng)速度快。另外,系統(tǒng)可以工作在20kHz以上,無音頻噪音,濾波相對容易,并且功率可達kW級以上。因此,無論在恒壓恒頻(CVCF)領(lǐng)域,還是在調(diào)頻調(diào)壓(VVVF)領(lǐng)域都有很大實用價值,它是未來繼續(xù)研究發(fā)展的一個重要課題。
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