高频脉冲交流环节逆变器：单极性移相控制研究

本文深入探讨了单极性移相控制高频脉冲交流环节逆变器的原理和特性。这种逆变器采用状态空间平均法建立了平均模型，能够有效地分析输出电压、滤波电感电流、共同导通时间以及单极性SPWM波形的占空比等关键参数，从而为电路设计提供了指导原则。通过理论分析和实验验证，证明了该逆变器设计的正确性和高效性。 单极性移相控制是一种应用于高频脉冲交流环节逆变器的策略，它能够实现电路的简洁结构、两级功率变换（DC到高频交流再到低频交流，即DC/HFAC/LFAC）以及双向功率流动。逆变器有两种电路形式，全桥全波式适用于低压输出，而全桥桥式则适用于高压输出。其中，周波变换器利用零电压开关（ZVS）技术进行换流，降低了开关损耗并提高了系统的转换效率和可靠性。 高频脉冲交流环节逆变器相较于传统的逆变器，具有明显的优点，比如体积小、重量轻、噪声低和动态响应好。它们使用高频变压器替代了工频变压器，有效地克服了传统逆变器的局限。文章特别提到了单向电压源高频环节逆变器和高频脉冲直流环节逆变器，前者虽应用广泛，但在效率和可靠性上仍有提升空间；后者则通过消除开关损耗和电磁干扰，提升了整体性能。 本文重点研究了高频脉冲交流环节逆变器的原理特性，特别是周波变换器在双极性三态高频脉冲交流电压过零期间实现ZVS换流的机制。单极性移相控制允许逆变器的右桥臂相对于左桥臂存在一个移相角度θ，同时输出的滤波器前端电压是单极性SPWM波，这样就形成了单极性移相控制策略。 通过全桥全波式的电路示例，图2展示了单极性移相控制的工作原理。逆变器生成双极性三态电压波uEF，然后周波变换器将其解调为单极性SPWM波形，经过滤波后输出正弦电压u0。在这一过程中，功率开关在电压波uEF为零的瞬间进行无损换流，确保了高效运行。 单极性移相控制高频脉冲交流环节逆变器结合了先进的控制策略和优化的电路拓扑，为电力转换领域提供了更高效、更可靠的解决方案，尤其适用于需要双向功率流动和高压/低压输出的应用场景。通过深入理解这些技术和原理，可以为设计和优化逆变器系统提供有力的支持。