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1、低输入电压大功率逆变器技术研究2024/9/6主要内容主要内容引言引言 低低输入入电压逆逆变器技器技术方案分析方案分析 小小结 移相移相调压阶梯波合成逆梯波合成逆变器原理器原理 28V28V输入入20kVA20kVA三相逆三相逆变器器设计及研制及研制结果果 2024/9/6研究背景研究背景1.1.低低电压输入的逆入的逆变器器应用广泛用广泛2.2.低低输入入电压的的单台逆台逆变器很器很难实现较大大功率功率输出出 3.3.逆逆变器并器并联较复复杂 2024/9/6低低输入入电压逆逆变器技器技术方案分析方案分析 1.1.从低从低压直接逆直接逆变，再升，再升压。 2.2.直流升直流升压变换器和器和阶梯
2、波合成逆梯波合成逆变器器组合。合。 3.3.直流直流变换器和正弦脉器和正弦脉宽调制逆制逆变器的器的组合。合。采用一台直流采用一台直流变换器器处理全部功率，无理全部功率，无论是隔离式是隔离式变换器或非隔离式器或非隔离式变换器，功率器件的器，功率器件的电流均极高，流均极高，工程工程实现是十分困是十分困难的。的。 功率管的功率管的电流定流定额过大大 功率管功率管的开关的开关应力力过大大 若若多个器件并多个器件并联，工，工艺复复杂，结构构设计困困难，可靠性低，可靠性低 大大电流流使逆使逆变器的器的损耗耗过大大 2024/9/6移相移相调压阶梯波合成逆梯波合成逆变器原理器原理 传统的的阶梯波逆梯波逆变器
3、本身不具器本身不具备调压功能，功能，为了了稳定定输出出电压，且避免采用直流，且避免采用直流变换器，器，可以采用两个逆可以采用两个逆变器串器串联，依靠，依靠调节两者两者输出出电压的相位来的相位来调节电压。 各个各个阶梯波逆梯波逆变器通道之器通道之间功率自然均分，功率自然均分，单台逆台逆变器功率容量小，每个器功率容量小，每个桥臂的臂的电流定流定额小，易于小，易于实现单级功率功率变换，可以达到，可以达到较高效率高效率 2024/9/6移相移相调压原理原理 2024/9/6移相控制信号移相控制信号产生生 u up p与与输出出电压同同频率的三角波交截，得到一定脉率的三角波交截，得到一定脉宽的相的相位差
4、脉冲，两位差脉冲，两组逆逆变电源通源通过锁相相环分分别锁定脉冲的前后沿，定脉冲的前后沿，调节u up p的大小即可改的大小即可改变脉冲的脉冲的宽度，从而度，从而调节两逆两逆变电源源输出的相位差。出的相位差。 三角波交截法三角波交截法 2024/9/628V28V输入入20kVA20kVA三相逆三相逆变器器设计某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；2在26-90范围内变化，即可实现全部工作电压范
5、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。2024/9/6系系统动态模型的建立模型的建立 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。 2024
6、/9/6模型等效模型等效过程程 PI调节器的传递函数为三角波比较交截锁相环2024/9/6系系统动态模型模型系统的开环传递函数 2024/9/620kVA20kVA静止静止变流器研制流器研制结果果 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%2024/9/620kVA20kVA静止静止变流器流器试验结果果 变流器与蓄电池配合重载试验结果电压V电流A输出电压V输出电流ATHD%效率%26.79620115.41115.40115.3845.342.341.90.730.680.589.926.67619115.23115.00114.9644.743.841.90
7、.720.670.5390.925.95631115.10115.02115.0140.943.542.30.680.670.5689.024.77655114.99115.14115.0645.243.142.00.660.660.5692.423.93678115.06114.98114.9145.343.342.30.640.600.5092.72024/9/6系系统动态响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300ms2024/9/6小小结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/400Hz逆变电源，具有优良的稳态和动态性能，该逆变电源已经过近二年部队外场运行，工作可靠。 2024/9/6谢谢大家！低低输入入电压大功率逆大功率逆变器技器技术研究研究
