基于差頻原理的高頻鏈寬頻帶逆變電源的研究.pdf

1、寬頻帶逆變電源作為一類應用廣泛的特種測試電源，具有較高的研究價值和技術創(chuàng)新空間。本文以逆變電源的寬頻輸出為目標，提出了一種新型差頻式LCC諧振高頻鏈逆變電路。圍繞這一新型逆變電路，深入研究了系統(tǒng)工作原理，進行了關鍵參數(shù)設計，討論了控制方法，并研制原理實驗樣機開展了實驗研究。本文所做的主要工作和取得的成果如下：
　?。?）系統(tǒng)梳理各種類型高頻鏈逆變技術的研究現(xiàn)狀。圍繞制約逆變電源寬頻輸出的技術難題，在綜合研究各類高頻鏈逆變技術的基礎

2、上，提出基于差頻式高頻鏈逆變原理實現(xiàn)寬頻輸出。
　?。?）基于差頻式高頻鏈逆變和諧振式高頻鏈逆變技術的基本原理，提出了一種新型差頻式LCC諧振高頻鏈逆變電路。詳細分析系統(tǒng)工作原理、軟開關實現(xiàn)方法、四象限運行機制，并歸納出等效電路。通過正弦穩(wěn)態(tài)分析法和基波近似法，建立起整體功率電路的穩(wěn)態(tài)數(shù)學模型，指導功率電路關鍵元件參數(shù)設計。
　　（3）針對差頻調制過程中出現(xiàn)較大環(huán)流問題，提出串接四耦合電抗器增大環(huán)流回路阻抗的方法抑制環(huán)流。通

3、過理論推導和仿真分析，證實該方法能有效減小環(huán)流，降低電流應力，還可以實現(xiàn)原邊電流向輸出電流的全部轉化，保證了差頻調制波形的質量。
　　（4）為解決差頻同步解調信號自適應捕獲的關鍵技術問題，提出了調制信號、同步解調信號一體化生成的設計方案，并通過FPGA實現(xiàn)全數(shù)字開環(huán)控制系統(tǒng)。通過仿真分析對新型逆變電路的三種控制方法進行了討論研究。仿真結果表明，四象限開環(huán)控制方法能兼顧保證輸出電壓波形質量和實現(xiàn)全程軟開關。
　?。?）研制原理

4、實驗樣機并開展實驗研究。實驗結果表明，該新型逆變電路拓撲和控制方法能夠實現(xiàn)20Hz～1010Hz寬頻電壓輸出。在頻段范圍內電壓總畸變因數(shù)（THD）不超過3％；寬頻范圍內輸出頻率相對誤差不超過0.2%。同時，實現(xiàn)了全程軟開關，軟開關性質不隨頻率變化而改變。輸出濾波器無電感，周波變流器換流過程不會產生過沖電壓。并且，逆變器可以在四象限工作。
　　研究表明，新型逆變電路及控制方法實現(xiàn)了寬頻輸出功能，并具有高頻鏈逆變、電流型、全程軟開關、