发布时间 : 星期二 文章输出并联组合型双Cuk逆变器研究更新完毕开始阅读147da306964bcf84b9d57b4b
第3章 单电源输入的并联型双Cuk逆变器
3.3.1 冗余开关均压法
本文介绍的输出并联组合型双Cuk逆变器，各个开关管的驱动波形如图2—3所示，在一个工频的周期内，S1、S2各工作半个周期，但是S1工作时S2不工作，而S2工作时，S1不工作，即S1、S2互补工作。而冗余开关均压法就是让S1、S2一直处于工作状态。S1和S2就被称为冗余开关。 其工作原理简要介绍如下：
参照对单电源输入时电路的工作原理，在上面的Cuk电路工作时，电路的工作过程前面已给出。当检测到ΔV=VC4-VC3大于一个定值h时，就让S2 导通，目的是减小电容C4的电流从而减小C4的电压上升。
同样在下面的Cuk电路工作时，开关S2、S3和S4的工作模式不变，当检测到ΔV=VC4-VC3大于一个定值-h时，就让S1导通，目的是减小电容C3的电流从而减小C3的电压上升。 其原理如图3—5a)和b)所示。
iref+-ifΔiPI-+PWM信号（S1、S3和S4)三角波hΔv-+PWM信号（S2）a)输出电流大于零时的原理图
iref+-ifΔiPI-+PWM信号（S2、S3和S4)
三角波hΔv-+PWM信号（S1）b)输出电流小于零时的原理图 图3—5开关冗余法原理图
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燕山大学本科生毕业设计（论文） 3.3.2 调制波修正均压法
从前人对半桥逆变器分压电容的均压问题的研究中得出，调制波中含有和均压电容电压差值ΔVc有关的直流分量。当分压电容电压差值越大时，调制波中含有的直流分量也就越大，输出波形的畸变也就越严重。于是可以在原来电流闭环的基础上，可以将调制波通过一个积分环节，从而提取出其中的直流量，将它反馈到电压给定端和输出信号反馈端，使均压电容电压差值作为给定的一部分。从而消除调制波中的直流量，使它的正负半周对称。 这就是调制波修正均压法的原理。 其原理如图（3—6）所示。
积分iref+-ifΔi-+PI-+PWM信号三角波
图3—6调制波修正均压法控制原理图
3.4 总结
本文着重介绍了单电源输入的输出并联组合型双Cuk逆变器的工作原理，并对其进行了仿真。可是从仿真中可以看出由于分压电容的电压不均会导致输出电压发生畸变。由此，本文又着重介绍了两种均压措施的工作原理。这两种均压措施分别为冗余开关均压法和调制波修正均压法。在五章中给出了这两种均压措施的仿真波形。
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第4章 硬件电路设计
第4章 硬件电路设计
前面几章已经对输出并联组合型双Cuk逆变器的基本工作原理、分压电容的均压控制策略以及并网的策略进行了详细的分析。本章将主要介绍该系统硬件电路部分的设计问题。
4.1 主电路参数设计
从前面章节的分析中已经大致了解了主电路中的电容和开关管等器件的工作情况。基于这样信息就可以设计电容和开关管了。本节将主要介绍主电路中器件的选取。主电路如图（4—1）所示。
D1Uin1L1C1S3D5Co-R+S1D3LoUin2D2S2L2D4C2S4D6
图4—1 主电路
4.1.1 电容设计
在该逆变器中C1、C2不仅有稳压的作用，而且还起着传递能量的作用。而本电路的功率等级是1kW，电容耐压是500V，电容的容值是500?F，电容上流过的电流很大，所以C1、C2可以由电容值较大的CBB电容组合而成。分压电容C3、C4则选择500?F的电解电容。输出滤波电容Co的耐压是500V，选择5?F的CBB电容。
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燕山大学本科生毕业设计（论文） 4.1.2 开关管设计
在逆变器中，开关管可以选用MOSFET和IGBT。MOSFET具有开关速度快、驱动简单等优点，但是它的电流容量小，通态压降大。而IGBT具有电流容量大、开关速度也较快等优点，所以本文中的开关管选择IGBT。从之前介绍的Cuk电路的工作原理可以知道，S1、S2承受的关断电压是C1、C2上的电压，即输入电压和瞬时输出电压之和，流过的电流时输入电感电流和输出电感电流的和。所以S1、S2的耐压至少在500V以上才行，允许的电流值至少在30A以上，并且频率为20kHz。所以可以选用英飞凌公司生产的IGW75T120，它的耐压值是1200V，最大工作电流是75A。本电路中，当高频开关管关断时由二级管提供续流回路，所以选择与开关管具有相同耐压和电流等级的二极管DSE160-12A。而S3、S4的电流为输出电流，耐压值要求与二极管相同，可以选择K40T120的开关管。
4.2 控制电路设计
本节着重介绍控制电路的设计过程，其中包括驱动电路的设计，信号发生电路的设计，输出电压检测电路的设计以及死区电路的设计。
4.2.1 驱动电路设计
本文研究的逆变器使用了四个开关管，由于本逆变器的功率较小，所以采用IR2110芯片驱动开关管。它是一种双通道、栅极驱动、高压高速功率器件的单片式集成驱动模块，由于它采用的是高度集成的电平转换技术, 从而使逻辑电路对功率器件的控制要求得到了大大的简化, 驱动电路的可靠性也得到了提高。尤其是上管采用了外部自举电容进行上电, 这样就使得驱动电源的数目比其他IC 驱动少很多。这样，工程上控制变压器体积和电源数目大大减少, 产品成本大大降低，系统可靠性大大提高。图4-1为IR2210的芯片管脚图。1脚是低端输出；2脚是公共端；3脚是低端固定电源电压；5脚是高端浮置电源偏移电压；6脚是高端浮置电源电压；7脚是高端输出；9脚是逻辑电路电源电压；10脚、11脚、12脚是逻辑输入；13脚是逻辑电路地电位端外加电源电压，它的值也可以是0V。其余脚都是空端。所以，
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