三电感双Buck逆变器
buck-boost变换器工作原理
buck-boost变换器工作原理
Buck-boost变换器是一种电力转换装置，它可以将直流电压转换为不同的电压水平，从而实现电源的调整和控制。
它工作的原理基于开关电源的工作原理和能量储存原理。
Buck-boost变换器的基本结构包括开关管、电感、电容和控制电路。
工作原理如下：
1. 当输入电压高于输出电压时，开关管K1关闭，开关管K2打开。
此时，电感L和电容C组成的LC滤波回路开始储存能量。
电感L的磁场储存了电流的能量，电容C储存了电压的能量。
2. 在上述状态下，当开关管K1关闭时，由于电感的特性，电流不会突变。
电感L会释放储存的能量，电流会从电感流向负载。
3. 当电感释放能量时，负载上的电压会高于输入电压。
这样就实现了电压升高的功能。
4. 当输入电压低于输出电压时，开关管K1打开，开关管K2关闭。
此时，电容C充满了能量，而电感L则储存能量。
5. 在上述状态下，当开关管K1打开时，电感的磁场会继续储存能量。
电感释放能量，电流从电感流向负载。
6. 当电感释放能量时，负载上的电压会低于输入电压。
这样就实现了电压降低的功能。
通过不断地开关开关管K1和K2，Buck-boost变换器可以实现输入电压到输出电压的转换。
控制电路会根据输出电压的变化来控制开关管的状态，以实现稳定的输出电压。
总结起来，Buck-boost变换器通过周期性地储存和释放能量来实现对输入电压的调节，从而实现对输出电压的升高或降低。
这种转换过程是通过改变开关管的状态来控制的，通过控制电路实现对输出电压的稳定性控制。
零电压开关三电平Buck-Boost双向变换器
（超级电容或蓄电池）需要双向 DC-DC 变换器实 现功率双向传输[3,4]。在双向 DC-DC 变换器中，非 隔离型 Buck-Boost 双向变换器因为具有结构简单、 可靠性高、成本低等优点而备受青睐[5-8]。然而，在 电动汽车这种高电压、大功率应用场合中需要选用 耐压高的开关管。开关管的导通阻抗和寄生电容随 耐压值的升高而增大，影响变换器效率。文献[9-12] 提出一种非隔离型单向三电平 Buck-Boost 变换器， 可降低开关管的电压应力，且为输入电压的一半。
孙孝峰 袁 野 王宝诚 李 昕 潘 尧
（电力电子节能与传动控制河北省重点实验室（燕山大学） 秦皇岛 066004）
摘要 针对非隔离型三电平 Buck-Boost 双向变换器，提出一种零电压开通（ZVS）实现方案。 该方案在不添加任何辅助元件的情况下，可使非隔离型三电平 Buck-Boost 变换器的所有开关管在 全负载范围内实现 ZVS，提高变换器的效率。此外，利用异相控制、电感电流倍频降低电感的体 积，提高功率密度。首先对实现 ZVS 的工作过程进行分析，并且分析反向电流 IR 对软开关的影 响；然后推导出死区时间和开关频率表达式；最后搭建实验样机，通过 Buck 模式和 Boost 模式的 实验来验证该方案的正确性和有效性。
Keywords：Bidirectional converter, zero-voltage switching, inductor current frequency doubliHale Waihona Puke g, reverse current
buckboost双向变换器研究
Buck-Boost双向变换器研究Abstract：In the paper, research on a soft-switching bi-directional buck-boost converter is presented. The converter has 5 different operation modes when inductor current is different. The operation of three modes under the conditions that inductor current passes through zero is detailed. Analysis results reveal that under these three operation modes, the zero-voltage-switching of MOSFETs can be obtained, and the MOSFET body diodes can also be turned on and off naturally without reverse recovery problem. Finally a design example of a 48V/24V bi-directional buck-boost converter is presented. The appropriate choice of control loop parameters can make the converter stable at buck and boost operation modes respectively, and it testifies that the proposed soft-switching bi-directional buck-boost converter ispractical and feasible.Keyword：Converter; Bi-directional; Buck-Boost; Zero-voltage-switching1引言双向DC/DC变换器具有双向能量流能力，广泛应用于多电飞机高压直流配电系统[1]、蓄电池充/放电系统[2] [3]、UPS系统[4]、太阳能发电系统[5]，因此对双向DC/DC变换器的研究也越来越广泛和深入。
5kW三重化双向Buck-Boost变换器控制策略研究
5kW三重化双向Buck-Boost变换器控制策略研究
随着电力需求的不断增长和能源资源的日益紧缺，高效能源转换和管理成为了一个重要的研究方向。
在这个背景下，变换器作为一种重要的能量转换设备，其控制策略的研究变得尤为关键。
本文研究了一种5kW三重化双向Buck/Boost变换器的控制策略。
该变换器具有双向功率流动的能力，可以实现电能的双向传输。
通过对其控制策略的研究，可以提高能量转换的效率和稳定性。
首先，本文对该变换器的工作原理进行了分析。
在Buck模式下，变换器将输入电压降低到输出电压，并将电能传输给负载。
在Boost模式下，变换器将输入电压升高到输出电压，并将电能从负载传输回电源。
通过在Buck和Boost模式之间的切换，可以实现电能的双向流动。
接着，本文提出了一种基于PWM调制的控制策略。
该策略通过调整开关器件的占空比，控制变换器的输出电压和电流。
在Buck模式下，通过增大占空比可以降低输出电压；在Boost模式下，通过减小占空比可以提高输出电压。
通过不断调整占空比，可以实现稳定的功率转换。
最后，本文进行了仿真实验，验证了所提出控制策略的有效性。
结果表明，该策略可以实现准确的电能转换和稳定的功率输出。
同时，变换器的效率也得到了显著提高。
综上所述，本文研究了一种5kW三重化双向Buck/Boost变换器的控制策略。
通过对其工作原理进行分析，并提出了一种基于PWM调制的控制策略，实现了有效的能量转换和稳定的功率输出。
这一研究对于提高能源转换的效率和可靠性具有重要的意义，并具有一定的应用潜力。
一种交错并联双buck全桥型双向并网逆变器
电工技术学报
TRANSACTIONS OF CHINA ELECTROTECHNICAL SOCIETY
DOI: 10.19595/ki.1000-6753.tces.L80617
Vol.34 交错并联双 Buck 全桥型双向并网逆变器
2. State Grid Tianjin Economic Research Institute Tianjin 300171 China 3. State Grid Tianjin Power Costumer Service Center Tianjin 300210 China）
China
Abstract Based on the double-buck full-bridge converter topology, this paper proposes an interleaved parallel bidirectional grid-connected inverter. The proposed inverter can overcome the dead time of the traditional H-bridge inverter, greatly increase the switching frequency, and avoid the straight-through danger of bridge arm. In order to increasing the frequency and power density while ensuring the efficiency of the converter, a 2-channel interleaved parallel structure is adopted. Under the same output inductor current ripple, only a small amount of inductance is needed, and the current stress and loss of the high frequency switch tube can also be reduced. In this paper, the working principle and characteristics of the inverter and rectification modes of the converter are analyzed. At the same time, with the minimum inductance as the goal, the filter design requirements of different modes are comprehensively considered, and the Buck inductor and filter parameters were optimized using graphical methods. The parameters of the device are optimized. On this basis, the loss analysis model is constructed, and the loss distribution in the inverter and rectifier states is calculated and analyzed. Finally, this paper builds a 5kW experimental prototype, which verifies the above theoretical analysis and calculation. The efficiency of the inverter is higher than 98% from 20% to full load.
Buck-Boost变换器原理.
Buck 变换器原理Buck 变换器又称降压变换器、串联开关稳压电源、三端开关型降压稳压器。
1.线路组成图 1（ a）所示为由单刀双掷开关S、电感元件 L 和电容 C 组成的 Buck 变换器电路图。
图1(b)所示为由以占空比 D 工作的晶体管T r、二极管 D1、电感 L 、电容 C 组成的 Buck 变换器电路图。
电路完成把直流电压V s转换成直流电压 V o的功能。
图１Buck 变换器电路2.工作原理当开关 S 在位置 a 时，有图 2 (a)所示的电流流过电感线圈L ，电流线性增加，在负载 R 上流过电流 I o，两端输出电压 V o，极性上正下负。
当i s>I o时，电容在充电状态。
这时二极管 D1承受反向电压；经时间D1T s后（， t on为 S 在 a 位时间， T s是周期），当开关 S 在 b 位时，如图 2（ b）所示，由于线圈L 中的磁场将改变线圈 L 两端的电压极性，以保持其电流 i L不变。
负载 R 两端电压仍是上正下负。
在i L <I o时，电容处在放电状态，有利于维持 I o、 V o不变。
这时二极管 D1，承受正向偏压为电流i L构成通路，故称 D 1 为续流二极管。
由于变换器输出电压V o小于电源电压V s，故称它为降压变换器。
工作中输入电流 is，在开关闭合时， i s s s是脉动的，但输出电流o ，在 L、>0，开关打开时， i =0 ，故 i ID1、 C 作用下却是连续的，平稳的。
图２Buck 变换器电路工作过程Boost 变换器Boost 变换器又称为升压变换器、并联开关电路、三端开关型升压稳压器。
1.线路组成线路由开关S 、电感 L 、 电容 C 组成，如图 1 所示，完成把电压 V s 升压到 V o 的功能。
图１2.工作原理当开关 S 在位置 a 时，如图 2(a)所示电流 i L 流过电感线圈 L ，电流线性增加，电能以磁 能形式储在电感线圈 L 中。
三电平双向buck boost变换器工作原理
1. 引言随着能源需求的不断增长和环境保护的要求，电力系统的高效能与可再生能源的利用变得越来越重要。
双向变换器是一种关键的电力电子设备，用于实现电能的双向流动，可以将电能从一个电源转移到另一个负载，同时还可以将电能从负载反馈到电源。
三电平双向Buck-Boost（TBB）变换器是一种常见的双向变换器拓扑结构，具有高效能和高可靠性的特点。
本文将详细介绍TBB变换器的工作原理及其相关的基本原理。
2. TBB变换器的结构TBB变换器由两个互补的功率开关和两个电感组成。
其中，两个功率开关可以分别被称为高侧开关和低侧开关。
这两个开关可以通过PWM（脉宽调制）控制方式进行开关，从而实现电能的双向流动。
TBB变换器的拓扑结构如下图所示：在TBB变换器中，高侧开关和低侧开关可以通过PWM信号进行控制，实现不同的工作状态。
通过控制高侧开关和低侧开关的开关时间，可以实现电能的双向流动，并且能够实现电能的升压和降压功能。
3. TBB变换器的工作原理3.1 升压模式在TBB变换器的升压模式下，高侧开关和低侧开关的工作状态如下：•高侧开关：打开状态•低侧开关：关闭状态在这种工作状态下，电能从输入电压源流向电感L1，然后通过高侧开关，流向输出负载。
在这个过程中，电感L2起到储能的作用，通过储存电感L1中的能量，实现电能的升压功能。
当高侧开关打开时，电感L1中的电流开始增加，同时电感L2中的电流开始减小。
当高侧开关关闭时，电感L1中的电流开始减小，同时电感L2中的电流开始增加。
通过不断重复这个过程，可以实现电能的升压。
3.2 降压模式在TBB变换器的降压模式下，高侧开关和低侧开关的工作状态如下：•高侧开关：关闭状态•低侧开关：打开状态在这种工作状态下，电能从输入电压源流向电感L2，然后通过低侧开关，流向输出负载。
在这个过程中，电感L1起到储能的作用，通过储存电感L2中的能量，实现电能的降压功能。
当低侧开关打开时，电感L2中的电流开始增加，同时电感L1中的电流开始减小。
三电平双向buckboost变换器工作原理
三电平双向buckboost变换器工作原理三电平双向buck boost变换器是一种电力电子器件，用于将直流电压转换为其它电压水平。
它可以根据输入电压和输出电压之间的关系，实现升压、降压或反向变压。
下面是关于三电平双向buck boost变换器的工作原理的详细解释。
1. 三电平双向buck boost变换器的基本结构：三电平双向buck boost变换器通常由四个开关管（通常是功率MOSFET）和两个电感组成。
这四个开关管被分成两个对称的分支，每个分支由一个上管和一个下管组成。
其中，两个开关管相邻的引脚连接在一起，形成一个节点。
开关管和电感的连接方式取决于所需的转换功能。
此外，变换器还包括输入电容和输出电容来降低输入和输出电压的纹波。
2.工作原理：降压模式：在降压模式中，输入电压高于输出电压。
当开关管1和开关管4被打开时，电流流过L1和D2，电感L2装满并蓄积能量。
当开关管1和开关管4关闭，开关管2和开关管3打开时，电池的电能被释放到输出电容上。
这样可以将输入电压降低到所需的输出电压。
升压模式：在升压模式中，输入电压低于输出电压。
当开关管1和开关管3打开时，电流流过D1和L2，电感L1装满并储存能量。
当开关管1和开关管3关闭，开关管2和开关管4打开时，电感L1的能量被释放到输出电容上。
这样可以将输入电压提高到所需的输出电压。
3.三电平操作：在三电平操作中，开关管1和开关管3可以在高电平和低电平之间切换，开关管2和开关管4可以在高电平和开路之间切换。
通过合理的控制开关管的导通和断开时机，可以实现不同的电压变换功能。
总结而言，三电平双向buck boost变换器是一种高效、灵活的电力转换器。
它可以实现输入直流电压到输出直流电压的升压、降压或反向变压。
在不同的操作模式和电压电流条件下，通过控制开关管的导通和断开时机，可以实现所需的电压变换功能，提高电力转换效率和稳定性。
三相多开关buck整流电路
三相多开关buck整流电路
三相多开关buck整流电路的工作原理是通过逐个开启和关闭每
个相位的开关来控制输出电压。
当一个相位的开关关闭时，电感储
能并释放能量到负载上，从而降低输出电压。
当开关打开时，电感
将再次储能，以维持输出电压的稳定性。
通过精确控制每个相位的
开关，可以实现高效、稳定的电压转换。
在设计三相多开关buck整流电路时，需要考虑各个相位之间的
协调性以及控制策略。
通常会采用PWM（脉冲宽度调制）技术来实
现对开关的精确控制，以确保输出电压的稳定性和高效性能。
此外，还需要考虑输入电压范围、负载变化和电路保护等因素，以确保整
流电路的可靠性和安全性。
总的来说，三相多开关buck整流电路是一种高效、稳定的电压
转换电路，适用于需要将高电压直流电源转换为稳定低电压直流电
源的应用场合，如工业电源和电力系统中的电源转换器。
通过精心
设计和控制，可以实现高效、稳定的电压转换，满足各种应用的需求。
三相交错并联buck变换器工作原理
三相交错并联buck变换器工作原理三相交错并联buck变换器是一种用来降低电压的开关电源变换器。
它是通过将输入电压分为三个相移120度的部分，并将它们在不同的开关周期交错地运行来实现电压转换的。
三相交错并联buck变换器的工作原理如下：1.输入电压分解：首先，输入电压经过一个大电感器（也称为输入滤波电感器）分解成三个相移120度的电压分量，分别称为UA、UB和UC。
2.开关控制：每个电压分量UA、UB和UC通过一个高频开关控制器进行控制，分别对应着三个开关管SA、SB和SC。
开关管的开关周期是固定的，通常在几十千赫茨到几百千赫茨之间。
3.高频转换：在每个开关周期内，开关管SA、SB和SC依次被打开和关闭，以控制输出电压的加工。
4.输出滤波：输出电压经过输出滤波电感器进行滤波和平整，以去除高频噪声和纹波。
5.输出电压调整：输出电压还经过一个输出电压控制器进行调整。
输出电压控制器可以根据需要调整其输出电压的大小，从而满足不同负载的要求。
三相交错并联buck变换器的优势在于它可以有效地降低输入电压，同时提供一个稳定的输出电压。
此外，由于输入电压被分解成三个相移的电压分量，并且每个电压分量都有一个单独的开关进行控制，因此它具有更高的可靠性和可控性。
三相交错并联buck变换器在一些应用中被广泛使用，如电动汽车充电器、可再生能源发电系统等。
它可以将高压直流电源转换为需要的低压直流电源，从而满足不同设备的电压要求。
总之，三相交错并联buck变换器是一种常用的电力转换装置，它通过将输入电压分解为三个相移的电压分量，并通过开关控制器和输出电压控制器实现电压转换和输出调整。
双Buck拓扑在三相并网逆变器中的应用研究
双Buck拓扑在三相并网逆变器中的应用研究许峰;陈蕾【摘要】相对于桥式拓扑,双Buck逆变拓扑能够从根本上避免桥臂的直通问题,并能够减小二极管的反向恢复损耗.对比研究了空间矢量脉宽调制控制策略下的三相双Buck逆变器和桥式逆变器,从交流侧谐波和电路损耗2个方面,对2种类型逆变器的性能进行定量分析.仿真和实验结果证明,相对于三相桥式逆变器,三相双Buck 逆变器能够减小交流侧谐波,且具有较高的效率.%Compared to the bridge-type topology,dual-Buck inverter topology can avoid the shoot-through problem of the bridge legs fundamentally.And the reverse recovery losses of the diodes can be reduced.The working principles of the three-phase dual-Buck and bridge-type inverter with space vector pulse width modulation control were discussed contrastively.Quantitative analysis on the performance of two types of inverters was given about the AC side current harmonics and circuit losses.The simulation and experimental results prove that compared to the three-phase bridge-type inverter,the dual-Buck inverter can reduce the AC current harmonics and has a higher efficiency.【期刊名称】《电气传动》【年(卷),期】2018(048)002【总页数】5页(P34-38)【关键词】三相并网逆变器;双Buck拓扑;桥式拓扑;空间矢量脉宽调制;谐波分析【作者】许峰;陈蕾【作者单位】江苏省电力公司新沂市供电公司,江苏徐州221400;江苏省电力公司新沂市供电公司,江苏徐州221400【正文语种】中文【中图分类】TM615三相并网逆变器能够实现功率变换和功率因数控制［1］，在风力发电、电动汽车等领域得到了广泛的应用［2］，随着电力电子技术的发展，对其输出谐波、效率等性能的要求越来越高［3］。
非隔离型三电平Buck-Boost双向变换器研究
非隔离型三电平Buck-Boost双向变换器研究近年来，随着电力电子技术的快速发展，双向变换器在新能源领域、电动车辆以及能量储存系统中得到了广泛应用。
而非隔离型三电平Buck/Boost双向变换器作为一种新型的变换器拓扑结构，因其高效率、高功率密度、低成本等优势，引起了学术界和工业界的广泛关注。
非隔离型三电平Buck/Boost双向变换器是一种结合了Buck 和Boost两种基本拓扑的变换器，能够实现电能的双向转换。
该变换器通过控制开关管的开关状态，实现对输入电压和输出电压的调节，从而实现电能的升降转换。
在应用中，它可以将高电压转换为低电压，也可以将低电压转换为高电压。
因此，非隔离型三电平Buck/Boost双向变换器在能量储存系统中的应用前景非常广阔。
非隔离型三电平Buck/Boost双向变换器的研究主要集中在两个方面：拓扑结构设计和控制策略优化。
在拓扑结构设计方面，研究人员通过改变开关管的连接方式和电感的布置，实现了多种不同的拓扑结构。
这些拓扑结构在转换效率、功率密度和成本等方面存在差异，因此需要根据具体应用场景选择最合适的拓扑结构。
在控制策略优化方面，研究人员通过改进传统的PWM（脉宽调制）控制策略，提高了变换器的动态响应性能和稳定性。
另外，一些研究还探索了基于模型预测控制（MPC）和直接功率控制（DPC）等新型控制策略在非隔离型三电平Buck/Boost双向变换器中的应用，进一步提高了变换器的控制精度和效率。
总的来说，非隔离型三电平Buck/Boost双向变换器作为一种新型的电能转换器，具有很大的应用潜力。
在未来的研究中，我们需要进一步探索拓扑结构设计和控制策略优化，以提高变换器的转换效率和稳定性。
同时，随着新能源技术的快速发展，非隔离型三电平Buck/Boost双向变换器在可再生能源领域的应用也将进一步扩大。
三相双Buck斩波器的研究
三相双Buck斩波器的研究郑帅;唐群【摘要】三相交流斩波器广泛应用于调压场合，传统的三相交流斩波拓扑功率管直接相连，存在直通问题，需要在PWM控制信号中加入死区，会导致波形畸变和输出电感过电压等问题。
三相双Buck拓扑克服了直通问题，具有自然换流特性，无需设置死区，解决了波形畸变和输出电感过电压等问题。
分析三相双Buck斩波器的工作模态，通过仿真实验验证了理论分析的正确性。
%The three-phase AC chopper is widely used in the voltage regulating occasions. Since the conventional three-phase AC chopper topology power tube is directly connected, it exist the problem of the straight through and needs to add the dead zone in the PWM control signals and can lead to a waveform distortion and overvoltage of the output inductor. The three-phase dual buck topology overcomes the problem of straight through, and has natural commutation properties without dead time, also can solve the voltage waveform distortion and overvoltage problem. The working mode of the three-phase double Buck chopper is analyzed. The simulation results verify the correctness of the theoretical analysis.【期刊名称】《电气传动自动化》【年(卷),期】2016(038)002【总页数】4页(P6-9)【关键词】双Buck;斩波;死区【作者】郑帅;唐群【作者单位】国网湖南省电力公司永州供电分公司，湖南永州425002;国网湖南省电力公司永州供电分公司，湖南永州425002【正文语种】中文【中图分类】TN710交流直接斩波电路必须遵循严格的换流时序，控制方式比较复杂，开关器件换流时存在较大电压尖峰。
组合式三相双Buck宽变频逆变器
具 有 ３ Ｏ ０ ６ ～８ ０Ｈｚ宽 变频 输 出 。最 后 通 过 三 相 ６ｋ ＶＡ 原 理 样 机 ， 证 了本 逆 变 器 系统 在 全 频 率 范 围得 到 良好 的 验
ｔ ｒ ｎｅ ｈ ｔ ｔ ｉ ｄｕ ｔ ． Ａ ｃ ｍｐｏ ｅ ｗ ｅ ｈｏ ｏ ｓｇ ｎ ｈ ｅ ｍｉ ｄ ｂｙ ｔ ｅ ｏｕ ｐｕ ｎ ｃ ｏｒ ｄｅ ｏ ｓ ｄ ｎｅ ｍ ｔ ｄ ｆ ｒ ｄｅ ｉ ｎｉ ｇ ｔ ｅ ＬＣ ｉｔ ｒ ｉ ｏ ｏ ｅ ｆｌｅ ｓ ｐｒ ｐ ｓ ｄ．
上 分 析 得 到 电 流 内环 可 以把 Ｌ 二 阶 系统 降 阶 为 一 阶 系统 ， 将 电流 内环 近 似 等 效 为 一 阶 惯 性 环 节 ， 时 间常 数 Ｃ 并 其 主 要 取 决 于 系统 滤 波 电感 的 大 小 ， 提 出 了一 种 滞 环 电 流控 制 型 逆 变 器输 出 滤 波 器 的 解 耦 设 计 方 法 ， 宽 变 频 并 对
ｂ ｃ ｅ ｎｅ．ｒ ｒ ｓ ｓ ｅ ｆｏｍ ｗ ｏ． ｒ ｒ ｓ ｓ ｅ ｗｈｅ ｓ ｅ ｅ ｉ ｕｒ ｅ ｔ ｃ ｔ ｏ ｓ ａ ｏ ｅ ｓ ｔ ｅ ｅ ｏｍ ｓ ａ ｏ — ｄｅ ｙ ｔ ｍ ｒ ｏ ａ ｔ — ｄｅ ｙ ｔ ｍ ｏ ｎ ｈｙ ｔ ｒ ｓ ｓ ｃ ｒ ｎ ｏｎ ｒ ｌｉ ｄ ｐｔ ｄ ａ ｈ ｉ ｎ ｒｌ ｏｐ．Ａ ｎ ｈｉ ｕ ｒ ｎ ｏｏ ｓｃ ｏ ｅ Ｏ ａｏｎ — ｒ ｒ ｉ ｒｉ ａ ｈｅａ ｄ ｉｓ ｔｍ ｅ ｃ ｎｓ ａ ｔｉ ａｎｌ ｅ ｎ ｅ ｏ ｄ ｔ ｓ ｃ ｒ ｅ ｔｌ ｐ ｉ ｌ ｓ ｄ ｔ ｅ ｏ ｄｅ ｎｅ ｔａ ｔ ｃ ｎ ｔ ｉ ｏ ｔ ｎ ｓｍ ｉ ｙ ｄ —
基于Buck_Boost变换方式的逆变器(双向Buck-Boost电路)
由式（６） 、（７） 和（８） 可知，只要适当地改变 ３ 个双向
Ｂｕｃｋ－Ｂｏｏｓｔ 变换器的占空比，就可得到三相正弦波。 三相Ｂｕｃｋ－Ｂｏｏｓｔ 变换方式的逆变器的直流电压利
环电压环内环电流环的双环控制。仿真结果验证了提出的正弦波逆变器的可行与有效。 关键词： 逆变器；占空比；双环控制 中图分类号： ＴＭ４６４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１０００－１２８Ｘ（２００５）０４－００２３－０４
作者简介：侯朝勇（１９７ ９ －）， 男，硕 士 研 究 生 ，研 究 方 向 为 电 力 电 子 技 术 ，计 算 机 控制。
图３ 调制波示意图
第４期
侯朝勇，郭小舟：基于 Ｂ ｕ ｃ ｋ － Ｂ ｏ ｏ ｓ ｔ 变换方式的逆变器
图４ 输出电压波形示意图
压随着占空比的变化而变化的波形。２ 个双向 Ｂ ｕ ｃ ｋ － Ｂｏｏｓｔ 变换器的输出电压相减即可得正弦波输出电压， 只要保证开关功率管的频率，即可调制出较好的正弦 波输出电压。
Vo
= V1
− V2
=
1
d1 − d1
Vd
− d2 1− d2
Vd
=
(1
−
d1 d1
− d2 )(1 −
d
2
)
Vd
………………………………………………… （１）
对单相Ｂｕｃｋ－Ｂｏｏｓｔ 变换方式逆变器，输出电压Ｖ１ 和 Ｖ２ 在相位上相差 １８０ °，（ｄ１＋ｄ２）Ｔ＝Ｔ，（ Ｔ：开关周期） 即 ｄ１＋ｄ２＝１。由于负载跨接在Ｖ１ 和 Ｖ２ 的两端，由式（１）可得 逆变器输出电压
V A B = ( 1 − d d 11 )− ( 1 d − 2 d 2 ) V d = k 1 s i n ( ω t ) V d …………（ ６） V B C = ( 1 − dd 22 )− (1 d − 3 d 3 ) V d = k 2 s i n ω( t + 1 2 0 ° ) V d …………（ ７） V C A = ( 1 − d d 3 3 )− (1 d − 1 d 1 ) V d = k 3 s i n ω( t − 1 2 0 ° ) V d …………（８）
基于占空比补偿的三相双Buck并网逆变器电流过零畸变控制策略
基于占空比补偿的三相双Buck并网逆变器电流过零畸变控制策略陆依然;肖岚;王勤;刘丹【摘要】Compared with the traditional three-phase full-bridge inverter, the three-phase dual Buck grid-connected inverter does not need dead zone, which can avoid the extra low-frequency current harmonics. Half cycle control is often used, but it makes the inductor current discontinuous when the current is near zero and results in zero crossing distortion of grid-connected current. Usually, the full cycle control near the zero-crossing area of the current can suppress the distortion, but it increases current ripple that is not conducive to the design of the inductor and brings extra power losses. This paper analyzes the reason of the current zero crossing distortion under half cycle SPWM (sinusoidal pulse width modulation) controlled three-phase dual Buck grid-connected inverter. In addition, this paper changes the switching conditions for half cycle control and proposes the duty cycle compensation method with the detailed derivation of the ideal modulation wave function under the discontinuous current region. As a result, the duty ratio is changed near the switching point of the half cycle to make the average value of the inductor current sinusoidal. Thus, the current distortion can be suppressed, and the efficiency of the whole system can be ensured. The theoretical analysis is verified by the simulation and experiment.%与传统三相桥式逆变器相比,三相双Buck并网逆变器无需加入死区,可避免引入额外的电流低频谐波.通常采用半周期控制,但半周期控制会造成电感电流在过零附近出现断续,使并网电流发生过零畸变.在电流过零附近采用全周期控制可以抑制过零畸变,但会使过零处电感电流纹波增大,不利于电感的设计,而且会带来额外的损耗.分析半周期正弦脉宽调制(SPWM)控制的三相双Buck并网逆变器电流过零畸变的原因,改变半周期控制的切换条件,并提出采用占空比补偿的控制方法.详细推导出电感电流断续阶段的理想调制波函数,改变过零附近的占空比,使得电感电流平均值在断续阶段呈正弦变化,从而抑制并网电流的畸变,同时使整个系统的效率得到保障.通过仿真和实验验证了理论分析的正确性.【期刊名称】《电工技术学报》【年(卷),期】2018(033)012【总页数】9页(P2841-2849)【关键词】三相双Buck并网逆变器;过零畸变;半周期控制;占空比补偿;效率【作者】陆依然;肖岚;王勤;刘丹【作者单位】南京航空航天大学江苏省新能源发电与电能变换重点实验室南京210016;南京航空航天大学江苏省新能源发电与电能变换重点实验室南京 210016;南京航空航天大学江苏省新能源发电与电能变换重点实验室南京 210016;南京航空航天大学江苏省新能源发电与电能变换重点实验室南京 210016【正文语种】中文【中图分类】TM4640 引言当今社会，因能源需求量大，无污染、可再生的新能源发电以及电能的回收利用得到了广泛的关注，而三相并网逆变器是新能源发电及电能回收利用的重要设备，对其关键技术的研究是当今电力电子领域的研究热点[1-4]，其中并网电流的波形质量尤为重要[5,6]。
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第34卷第21期中国电机工程学报V ol.34 No.21 Jul.25, 20142014年7月25日Proceedings of the CSEE ©2014 Chin.Soc.for Elec.Eng. 3413 DOI：10.13334/j.0258-8013.pcsee.2014.21.003 文章编号：0258-8013 (2014) 21-3413-10 中图分类号：TM 46三电感双Buck逆变器谢江华，张方华，王旭东(江苏省新能源发电与电能变换重点实验室(南京航空航天大学)，江苏省南京市 210016)A Three-inductor Dual-buck InverterXIE Jianghua, ZHANG Fanghua, WANG Xudong(Jiangsu Key Laboratory of New Energy Generation and Power Conversion, Nanjing University of Aeronautics &Astronautics,Nanjing 210016, Jiangsu Province, China)ABSTRACT: The Dual-Buck Inverter (DBI) has no shoot-through concerns and the free-wheeling diodes of DBIs can be chosen optimally because of the separation of power switches and freewheeling diodes, so it has great advantages in reliability and efficiency. However, since the current of filter inductors is half cycle sinusoidal wave, the utilization rate of magnetic components is low. In order to overcome the shortcomings, a three-inductor dual-buck inverter (TIDBI) was first proposed in the paper. In the proposed TIDBI, an AC inductor was separated from the primary inductors and severed as a dominant filter inductor. And the two DC filter inductors were coupled together. The proposed TIDBI effectively increases the utilization rate of magnetic components and decreases the volume and weight of the inverter. In this paper, the operating principles of the proposed TIDBI were analyzed in detail. The design guidelines of the filter were given out. Finally, experimental results verified the theoretical analysis.KEY WORDS: three-inductor; dual-buck inverter (DBI); filter inductor; coupled-inductor摘要：双Buck逆变器(dual buck inverter，DBI)不存在桥臂直通的问题，且功率开关管和续流二极管分离，便于实现续流二极管的最优选取，因此DBI具有可靠性和变换效率方面的优势。
但是，传统DBI滤波电感上的电流是半周期正弦波，磁性元件利用率偏低。
为了解决这个问题，提出一种三电感DBI(three-inductor DBI，TIDBI)，通过从原始的电感中分离出一个交流滤波电感作为主导的滤波电感，并将两个直流滤波电感耦合，从而提高磁性元件的利用率，有效地降低了滤波电感的体积和重量。
详细分析TIDBI的工作原理，给出滤波电感的设计原则。
最后通过实验结果验证理论分析的正确性。
关键词：三电感；双Buck逆变器；滤波电感；耦合电感基金项目：国家自然科学基金项目(51007039)。
Project Supported by National Natural Science Foundation of China (51007039). 0 引言在分布式电源系统、UPS、航空二次电源和电动汽车等领域，逆变器发挥着重要的作用[1-6]。
其中桥式逆变器被广泛应用在这些领域。
然而桥式逆变器开关管的寄生二极管的反向恢复电流大，导致很大的开关损耗，限制了开关频率的提高[7-10]。
此外，桥式逆变器还存在桥臂直通的问题，大大降低了逆变器的可靠性。
为了提高逆变器的可靠性，主要有以下两类方法：1）采用反向恢复电荷小的开关器件来减小桥式逆变器续流二极管的反向恢复损耗[11-12]。
文献[11]将Fairchild公司新推出的UniFET II系列的MOSFET应用于HID灯驱动器，显著降低了反向恢复损耗，但这种器件的通态电阻是同规格普通MOSFET的1.5~2倍，导通损耗大。
上述方案降低了续流二极管的反向恢复损耗大，减小了反向恢复过程引起的电磁干扰带来的桥臂直通的可能性，但仍存在方案复杂或损耗大、工作频率未显著提高的问题；2）采用没有直通问题的逆变器，如Z源逆变器[13-16]和双Buck逆变器[17-19]。
由于Z源逆变器电感大、控制复杂以及功率密度和转换效率低，在功率密度和变换效率要求高的机载应用场合，目前仍未见应用。
如图1所示，双Buck逆变器的桥臂是开关管与二极管串联的结构，反向恢复过程短，电磁干扰小；且两个开关管S1、S2之间有较大的电感，因此不存在桥臂直通的问题，可靠性高。
但DBI的两只滤波电感均仅工作半周期，磁性元件利用率低，逆变器整体的体积、重量较大。
为了减小DBI滤波电感体积重量，文献[18-19]采用直接耦合的方案。
直接耦合分为同名端相连耦3414 中国电机工程学报第34卷S2U inU in图1 双Buck逆变器Fig. 1 Dual buck inverter合和异名端相连耦合两种结构。
由于同名端相连耦合的两电感解耦后的等效电感非常小，其与功率器件的寄生容产生谐振电流非常大，将会带来严重的损耗。
而异名端相连耦合方案稳态工作时，由于输出滤波电容的作用，输出电压电流会有相位差，在输出电流过零点附近存在环流，严重影响逆变器的可靠性和效率(具体分析见后文)。
为此，本文提出一种基于三电感方案的双Buck逆变器。
与传统DBI相比，该逆变器通过从两个直流滤波电感中分离出一个交流滤波电感，该交流滤波电感在正负半周期内均工作，提高了磁性元件的利用率，有效的减小了逆变器的体积和重量。
在此基础上将两个直流滤波电感耦合，不仅进一步提高磁芯的利用率，而且减少了两直流电感与功率器件寄生容谐振带来的附加损耗，且稳态工作时没有环流产生。
理论上该逆变器的滤波电感体积可减小为传统DBI/2。
本文以1kW三电感双Buck逆变器为例进行实验验证，该逆变器的体积相比传统DBI减小了27.8%；重量相比传统DBI减小了34%。
详细阐述该逆变器的工作原理，给出滤波电感的设计方法，最后通过实验验证理论分析。
1 工作原理图2为三电感DBI主电路图。
三电感DBI的滤波电感由直流滤波电感L dc1、L dc2和交流滤波电S2U inU in图2 TIDBI主电路图Fig. 2 Main circuit of the TIDBI感L ac构成。
其中：C S1、C S2为开关管S1、S2的结电容；C D1、C D2为二极管D1、D2的结电容。
若不考虑功率器件寄生电容影响，三电感DBI的工作模态与传统DBI一致。
由于实际工作中功率开关管和二极管不可避免地存在寄生电容，将会影响三电感DBI的工作模态；为了分析实际中三电感DBI的工作模态，本文将在考虑功率器件寄生电容的基础上进行分析。
为了便于分析做如下假设：1）由于逆变器的开关频率远远高于输出电压频率，假定逆变器输出电压U o在一个开关周期内恒定不变。
2）在一个开关周期内开关管S1导通期间，由于i Ldc2远小于i Ldc1，故可以认为L dc1和L ac串联分压，三电感交点电压U d为定值：U o+(U in−U o)L ac/(L ac+L dc1)。
同理，在S1关断期间，U d的值为：U o−(U in+U o)L ac/(L ac+L dc1)。
3）输入电容C1、C2的电压是均等的。
4）直流滤波电感L dc1=L dc2。
图3为各电感电流和输出电压的波形示意图，电感电流的正方向如图2所示。
由于电感电流和输出电压相位不同，在一个逆变器输出周期内，包括负向能量回馈阶段、正向能量传递阶段、正向能量回馈阶段和负向能量传递阶段4个阶段，各阶段又包含若干工作模式；其中负向能量回馈阶段和正向能量传递阶段的交流滤波电感电流均为正，开关管S1工作，S2不工作。
以交流滤波电感电流i Lac为正时逆变器工作状态进行分析，i Lac为负时逆变器的工作状态类似。
由于占空比和负载的变化，开关管S1导通期间i Ldc2会出现断续和连续两种情况。
i Ldc2断续情况下各模态的等效电路和关键波形如图4和图5(a)所示；i Ldc2连续时的等效电路和关键波形如图4(a)、(b)、(d)—(f)和图5(b)所示，其工作模态分析见i Ldc2断续情况的模态分析，不再叙述。
ttt图3 TIDB I输出电压、电流示意图Fig. 3 Schematic diagram of output voltage andcurrent of the TIDBI第21期 谢江华等：三电感双Buck 逆变器 34151）模态1[t 0—t 1]：等效电路如图4(a)所示。
在t 0时刻开关管S 1导通，S 2、D 1和D 2均关断，输入电源2U in 、L dc1、L dc2和结电容C S2构成的回路对S2U in U in (a) 模态1S2U in U in (b) 模态2S2U in U in (c) 模态3S2U in U in (d) 模态4S2U in U in (e) 模态5S2U in U in (f) 模态6图4 断续时TIDBI 的开关模态图Fig. 4 Switching modes of the proposed inverter indiscontinuous condition(a) i Ldc2断续时的关键波形U I I I U U(b) i Ldc2连续时的关键波形U I I I U U图5 TIDBI 关键波形示意图Fig. 5 Main waveforms of the TIDBI3416 中 国 电 机 工 程 学 报 第34卷C S2充电，C D2经L dc1、L dc2进行放电，电感电流i Ldc1、i Ldc2谐振上升，C S2两端电压上升，C D2两端电压下降。