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(yīng)用廣泛的特種測試電源，具有較高的研究價(jià)值和技術(shù)創(chuàng)新空間。本文以逆變電源的寬頻輸出為目標(biāo)，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(jìn)行了關(guān)鍵參數(shù)設(shè)計(jì)，討論了控制方法，并研制原理實(shí)驗(yàn)樣機(jī)開展了實(shí)驗(yàn)研究。本文所做的主要工作和取得的成果如下：
　　（1）系統(tǒng)梳理各種類型高頻鏈逆變技術(shù)的研究現(xiàn)狀。圍繞制約逆變電源寬頻輸出的技術(shù)難題，在綜合研究各類高頻鏈逆變技術(shù)的基礎(chǔ)

2、上，提出基于差頻式高頻鏈逆變?cè)韺?shí)現(xiàn)寬頻輸出。
　　（2）基于差頻式高頻鏈逆變和諧振式高頻鏈逆變技術(shù)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(xì)分析系統(tǒng)工作原理、軟開關(guān)實(shí)現(xiàn)方法、四象限運(yùn)行機(jī)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(xué)模型，指導(dǎo)功率電路關(guān)鍵元件參數(shù)設(shè)計(jì)。
　　（3）針對(duì)差頻調(diào)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(dǎo)和仿真分析，證實(shí)該方法能有效減小環(huán)流，降低電流應(yīng)力，還可以實(shí)現(xiàn)原邊電流向輸出電流的全部轉(zhuǎn)化，保證了差頻調(diào)制波形的質(zhì)量。
　?。?）為解決差頻同步解調(diào)信號(hào)自適應(yīng)捕獲的關(guān)鍵技術(shù)問題，提出了調(diào)制信號(hào)、同步解調(diào)信號(hào)一體化生成的設(shè)計(jì)方案，并通過FPGA實(shí)現(xiàn)全數(shù)字開環(huán)控制系統(tǒng)。通過仿真分析對(duì)新型逆變電路的三種控制方法進(jìn)行了討論研究。仿真結(jié)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(zhì)量和實(shí)現(xiàn)全程軟開關(guān)。
　?。?）研制原理

4、實(shí)驗(yàn)樣機(jī)并開展實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該新型逆變電路拓?fù)浜涂刂品椒軌驅(qū)崿F(xiàn)20Hz～1010Hz寬頻電壓輸出。在頻段范圍內(nèi)電壓總畸變因數(shù)（THD）不超過3％；寬頻范圍內(nèi)輸出頻率相對(duì)誤差不超過0.2%。同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了全程軟開關(guān)，軟開關(guān)性質(zhì)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(huì)產(chǎn)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(shí)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(guān)、