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基于开关电容网络的DC-DC变换器 被引量:29
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作者 侯世英 陈剑飞 +2 位作者 孙韬 王俪蓉 王玉峰 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第10期90-97,共8页
在现有的DC-DC变换器中,Buck、Boost及双向变换器的升降压能力有限,在一定程度上限制了其适用范围。本文提出一种升压型开关电容网络和一种降压型开关电容网络,并在此基础上推演出一系列DC-DC变换器:单级升压变换器、单级降压变换器、... 在现有的DC-DC变换器中,Buck、Boost及双向变换器的升降压能力有限,在一定程度上限制了其适用范围。本文提出一种升压型开关电容网络和一种降压型开关电容网络,并在此基础上推演出一系列DC-DC变换器:单级升压变换器、单级降压变换器、双向升降压变换器、多输入升压变换器和多级降压变换器。给出了这五类变换器拓扑的推演过程,详细分析了其工作原理,并通过仿真研究证明了理论分析的正确性。 展开更多
关键词 DC-DC 开关电容 升压 降压
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一种带三绕组耦合电感的级联型高增益功率变换器 被引量:23
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作者 吴琨 钱挺 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第20期124-132,共9页
提出一种带三绕组耦合电感的级联型高增益功率变换器。采用三绕组耦合电感、开关电容技术和级联结构,该变换器可实现更高电压增益。变换器的输入电感可有效降低输入电流纹波,从而减小输入电源应力。此外,耦合电感的漏感能量由输出端回... 提出一种带三绕组耦合电感的级联型高增益功率变换器。采用三绕组耦合电感、开关电容技术和级联结构,该变换器可实现更高电压增益。变换器的输入电感可有效降低输入电流纹波,从而减小输入电源应力。此外,耦合电感的漏感能量由输出端回收利用,提升效率的同时,能够抑制开关管的电压尖峰,降低其电压应力。详细分析带三绕组耦合电感的级联型高增益功率变换器的工作原理,以及连续导通模式下变换器的稳态性能。最后搭建一台30V输入、380V/0.3A输出的实验样机,实验结果验证了理论分析的正确性。 展开更多
关键词 高增益变换器 耦合电感 级联 开关电容
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基于开关电容的软开关高电压增益DC-DC变换器 被引量:21
3
作者 雷浩东 郝瑞祥 +1 位作者 游小杰 项鹏飞 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第12期2821-2830,共10页
提出一种基于开关电容的具有高电压增益和软开关特性的DC-DC变换器拓扑。该拓扑能够在非极端占空比条件下实现高电压增益,并具有类似于传统Boost变换器的PWM电压调节能力。通过谐振软开关技术,实现所有开关管的零电压开通和所有二极管... 提出一种基于开关电容的具有高电压增益和软开关特性的DC-DC变换器拓扑。该拓扑能够在非极端占空比条件下实现高电压增益,并具有类似于传统Boost变换器的PWM电压调节能力。通过谐振软开关技术,实现所有开关管的零电压开通和所有二极管的零电流关断,有利于提高变换器的效率和功率密度。变换器中开关管和二极管承受的电压应力低,允许选择低电压等级、低导通电阻的器件。详细分析变换器拓扑的基本工作原理,对变换器电压增益特性和软开关实现条件等稳态工作特性进行研究。最后,搭建一台输入25~40V、输出400V/1k W的实验样机,对理论分析进行实验验证。 展开更多
关键词 开关电容 高电压增益 谐振电感 软开关 DC-DC变换器
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基于开关电容技术的信号跟踪滤波方法及其在转子动平衡中的应用 被引量:13
4
作者 陶利民 李岳 温熙森 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第4期427-430,共4页
为了满足转速波动时高精度动平衡测试的需求,精确、快速地分离出不平衡响应中的同频振动分量,利用开关和电容可等效为电阻的原理,导出了开关电容跟踪滤波方法,研制了一种新的开关电容模拟窄带跟踪滤波器,并对滤波器主要性能指标进行了... 为了满足转速波动时高精度动平衡测试的需求,精确、快速地分离出不平衡响应中的同频振动分量,利用开关和电容可等效为电阻的原理,导出了开关电容跟踪滤波方法,研制了一种新的开关电容模拟窄带跟踪滤波器,并对滤波器主要性能指标进行了测试与应用验证。试验结果表明:开关电容窄带跟踪滤波器有良好的跟踪特性,其中心频率由开关控制脉冲频率确定,是一种恒品质因素和恒定幅值增益的带通滤波器,具有良好的线性度。 展开更多
关键词 转子 动平衡 窄带跟踪滤波 开关电容
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基于开关电容网络组的双输入升压变换器 被引量:16
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作者 陈剑飞 侯世英 +1 位作者 孙韬 毕晓辉 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第15期118-126,共9页
在新能源联合发电系统中,现有的多输入直流变换器不能很好地满足其对供电方式、高增益、小纹波、低器件应力及高效率等工作性能的要求。基于此,给出了基于开关电容网络组的两种新型双输入升压变换器拓扑,即并联型双输入升压变换器和串... 在新能源联合发电系统中,现有的多输入直流变换器不能很好地满足其对供电方式、高增益、小纹波、低器件应力及高效率等工作性能的要求。基于此,给出了基于开关电容网络组的两种新型双输入升压变换器拓扑,即并联型双输入升压变换器和串联型双输入升压变换器,对其工作原理及工作性能进行了详细分析,并通过实验研究验证了这两种电路拓扑的正确性与可行性。 展开更多
关键词 开关电容 双输入 升压 并联型 串联型
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一种开关电容和二极管钳位组合的多电平拓扑 被引量:13
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作者 韩云龙 赵菁 +1 位作者 程隽 何湘宁 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第3期49-54,共6页
传统的二极管钳位型多电平拓扑存在直流母线电容电压不平衡的问题。提出一种开关电容和二极管钳位组合式的多电平拓扑,介绍了其结构组成和工作原理。该拓扑将开关电容电路和二极管钳位电路有机地结合起来,充分利用两部分电路的工作特点... 传统的二极管钳位型多电平拓扑存在直流母线电容电压不平衡的问题。提出一种开关电容和二极管钳位组合式的多电平拓扑,介绍了其结构组成和工作原理。该拓扑将开关电容电路和二极管钳位电路有机地结合起来,充分利用两部分电路的工作特点,不但具有平衡直流母线电容电压的功能,而且可以用多种升压方式实现升压输出,同时使用的元器件数量较少。最后通过一个五电平电路的仿真和实验验证了本拓扑的有效性。 展开更多
关键词 多电平 开关电容 二极管钳位 电压平衡 升压
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一种混合开关电感和开关电容的高增益DC/DC变换器 被引量:14
7
作者 刘明杰 陈艳峰 +1 位作者 张波 丘东元 《电源学报》 CSCD 北大核心 2020年第4期85-93,共9页
针对传统Z源DC/DC变换器存在的输入电流不连续、输出电压增益不够高和功率器件电压应力较高等不足,利用开关电感和开关电容技术,提出了一种混合开关高增益DC/DC变换器。该变换器主电路中只用到1个储能电容,结构简单,与现有典型的高增益... 针对传统Z源DC/DC变换器存在的输入电流不连续、输出电压增益不够高和功率器件电压应力较高等不足,利用开关电感和开关电容技术,提出了一种混合开关高增益DC/DC变换器。该变换器主电路中只用到1个储能电容,结构简单,与现有典型的高增益阻抗源DC/DC变换器相比,所提出的混合开关电感和开关电容的DC/DC变换器可以实现更高的输出电压增益,同时电容和开关器件的电压应力较低。详细分析了所提变换器的工作原理,通过在实验室中所建立的输入电压16~40 V、输出电压26~107 V和输出功率7~114 W的原型验证了其性能。 展开更多
关键词 开关电感 开关电容 电压应力 高增益 DC/DC变换器
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一种带开关电容的二次型高增益Boost变换器的研究 被引量:11
8
作者 曾怡达 李宝 +1 位作者 唐丽 马智文 《电源学报》 CSCD 北大核心 2018年第1期8-13,共6页
光伏、燃料电池等发电系统的输出电压等级较低且输出电压不稳定,需要通过高增益Boost变换器把较低等级的直流电压进行升压以满足并网要求。提出一种带开关电容的二次型高增益Boost变换器,在传统二次型Boost变换器的基础上引入开关电容单... 光伏、燃料电池等发电系统的输出电压等级较低且输出电压不稳定,需要通过高增益Boost变换器把较低等级的直流电压进行升压以满足并网要求。提出一种带开关电容的二次型高增益Boost变换器,在传统二次型Boost变换器的基础上引入开关电容单元,提高了变换器的升压能力,实现了以较小的占空比获得较大的电压增益,拓宽了输入电压范围。同时,该变换器改进了传统二次型Boost变换器开关管和二极管电压应力过大的缺点,减小了开关管的导通损耗和二极管的反向恢复损耗。另外,该变换器还有输入电流连续、输出电压纹波小的优点。分析了该变换器的工作原理及工作特性,在理论研究的基础上搭建了一台12 V/60 V的实验样机,实验结果证明了理论分析的正确性。 展开更多
关键词 高增益Boost变换器 开关电容 宽电压输入 电压应力
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基于开关电容技术的一种电容式传感器测量电路 被引量:7
9
作者 房慧敏 朱伯申 李东光 《电测与仪表》 北大核心 2005年第2期24-27,共4页
电容式传感器输出的电容信号很小,一般为几pF至几十pF,因此其后续测量电路的选择与设计非常关键。本文所提出的基于开关电容技术的测量电路是把被测电容转换成微处理器可直接处理的二进制数字信号,克服了传统测量电路易受寄生电容影响... 电容式传感器输出的电容信号很小,一般为几pF至几十pF,因此其后续测量电路的选择与设计非常关键。本文所提出的基于开关电容技术的测量电路是把被测电容转换成微处理器可直接处理的二进制数字信号,克服了传统测量电路易受寄生电容影响和测量结果精度依赖于电源电压稳定性的不足。本文详细分析了该电路的工作原理和设计要点,实验验证了所述测量电路的正确性。 展开更多
关键词 电容式传感器 开关电容 电容测量电路
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一种动态开关电容运算放大器共模负反馈电路 被引量:6
10
作者 孙艳 吴建辉 +1 位作者 陆生礼 袁文师 《电路与系统学报》 CSCD 2004年第1期55-58,共4页
本文主要介绍了一种应用于Cascode结构运放中的开关电容共模负反馈电路,它具有稳定性好、对运放频率特性影响小、不消耗额外功率等优点。对电路运用Hspice进行了模拟,并给出了模拟结果。
关键词 共模负反馈 开关电容 CASCODE 模拟集成电路
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基于开关电容的单电源升压型多电平逆变器 被引量:11
11
作者 叶远茂 林明亮 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第17期5636-5643,共8页
通过开关电容技术与非对称级联H桥的有机结合,提出一种具有升压能力的单电源多电平逆变器。分别在两个级联H桥的直流侧嵌入1个低压和1个高压开关电容单元,该逆变器使用4个电容器便可产生17种电平输出。在2个级联H桥之间添加一个双向开关... 通过开关电容技术与非对称级联H桥的有机结合,提出一种具有升压能力的单电源多电平逆变器。分别在两个级联H桥的直流侧嵌入1个低压和1个高压开关电容单元,该逆变器使用4个电容器便可产生17种电平输出。在2个级联H桥之间添加一个双向开关,实现了两个开关电容单元同时由一个直流电源供电。由于输出电平数多,该逆变器在低频调制下便可减少输出电压的谐波含量和系统的开关损耗。此外,电容器在1个输出电压周期内多次被直流电源充电,使其电压自动实现平衡。文中采用最近电平逼近法对该逆变器进行调制,并对输出电压谐波和电容电压纹波进行详细分析,最后通过实验验证该逆变电路的可行性和理论分析的正确性。 展开更多
关键词 多电平逆变 开关电容 级联H桥 最近电平逼近
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混合T型多电平逆变器及其调制策略 被引量:11
12
作者 王要强 库若含 +2 位作者 周成龙 王哲 王明东 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第9期3220-3228,共9页
为了提高逆变器输出电压增益、增加交流输出电平数、降低开关器件电压应力,提出一种混合T型电压源开关电容多电平逆变器。直流侧采用单电源输入结构,开关电容网络无需H桥即可实现交流侧多电平输出,开关器件承受电压应力低。结果表明,所... 为了提高逆变器输出电压增益、增加交流输出电平数、降低开关器件电压应力,提出一种混合T型电压源开关电容多电平逆变器。直流侧采用单电源输入结构,开关电容网络无需H桥即可实现交流侧多电平输出,开关器件承受电压应力低。结果表明,所提逆变器具有较强的扩展能力,输出电压增益高,并且T型结构使得逆变器具备更多电平的输出能力。该逆变器结构简单,并且随着输出电平增多,开关器件电压应力保持不变,具有在高压大功率工况应用的潜力。该文给出了所提逆变器的电路结构、工作原理、调制策略及其扩展方法,并通过仿真与实验对所提逆变器进行验证。 展开更多
关键词 逆变器 多电平 T型 开关电容 电压应力 调制策略
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开关电容法均衡的效率分析 被引量:10
13
作者 张敏吉 孙洋洲 +2 位作者 梁嘉 赵昱杰 凌志斌 《储能科学与技术》 CAS 2016年第2期222-227,共6页
在大规模的电池储能应用中,单体电池需要串并联应用,以使电压和容量达到要求,而生产、使用过程中的差异导致电池单体的不一致性是影响储能电站寿命的主要因素之一。储能电池在长期充放电过程中,蓄电池组内各单体电压的离散性会逐渐变大... 在大规模的电池储能应用中,单体电池需要串并联应用,以使电压和容量达到要求,而生产、使用过程中的差异导致电池单体的不一致性是影响储能电站寿命的主要因素之一。储能电池在长期充放电过程中,蓄电池组内各单体电压的离散性会逐渐变大,致使整组电池寿命下降甚至失效,因此普遍采取各种均衡电路降低电池不一致性的影响。本文对几种常用的蓄电池组均衡电路做了简单的比较,包括能量耗散型均衡电路和能量非耗散型均衡电路,着重对开关电容法工作原理及其工作效率进行了分析,得出开关电容法的均衡效率与电池初始状态有关,而与电容容值大小无关等结论。 展开更多
关键词 电池储能 均衡电路 开关电容 均衡效率
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基于开关电容和三绕组耦合电感的高电压增益DC-DC变换器 被引量:10
14
作者 雷浩东 郝瑞祥 +1 位作者 游小杰 李芳 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第17期3666-3677,共12页
提出一种结合开关电容网络和三绕组耦合电感的软开关高电压增益DC-DC变换器拓扑。该拓扑具有PWM电压调节能力,可以在非极端占空比条件下实现高电压增益。耦合电感的引入有利于减少二极管和电容的数量,降低变换器导通损耗和成本。所有半... 提出一种结合开关电容网络和三绕组耦合电感的软开关高电压增益DC-DC变换器拓扑。该拓扑具有PWM电压调节能力,可以在非极端占空比条件下实现高电压增益。耦合电感的引入有利于减少二极管和电容的数量,降低变换器导通损耗和成本。所有半导体器件承受的电压应力小,因此可以选用具有更好特性的低额定电压器件,降低导通损耗。所有开关器件均可实现零电压开通,一部分二极管可实现零电流关断,其余二极管关断电流的下降速度受到耦合电感的漏感的限制,故所有二极管的反向恢复问题都得到有效抑制。因此,该拓扑有进一步提高高电压增益变换器效率的潜力。对变换器基本工作原理、电压增益特性、器件电压应力、输入电流纹波和软开关条件等进行了详细分析。最后,通过一台输入25~40V、输出400V、额定功率600W的原理样机验证了理论分析的正确性。 展开更多
关键词 高电压增益 开关电容 耦合电感 软开关 DC-DC 变换器
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基于开关电容的高增益双输入Boost变换器 被引量:10
15
作者 周悦 耿晓珑 +1 位作者 孙孝峰 王宝诚 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第3期797-806,共10页
在新能源发电系统中,现有的多输入直流变换器不能同时具有电路结构简单、磁元件少、电压增益高、开关器件电压应力低等优点。该文提出3种基于开关电容的单电感高增益双输入Boost变换器拓扑,详细分析更优拓扑的工作原理和开关电容的充... 在新能源发电系统中,现有的多输入直流变换器不能同时具有电路结构简单、磁元件少、电压增益高、开关器件电压应力低等优点。该文提出3种基于开关电容的单电感高增益双输入Boost变换器拓扑,详细分析更优拓扑的工作原理和开关电容的充放电特性,提出了能量管理控制方案。变换器能够根据新能源端口的供电变化和负载需求灵活地切换工作模式,适应于新能源随机性和间接性发电的特点,提高系统供电可靠性;开关电容在不同工作模式下均发挥升压作用使其具有高利用率。实验结果验证拓扑的可行性及其控制方案的正确性。 展开更多
关键词 直流变换器 能量管理 开关电容 高增益 充放电特性
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一种基于开关电容的九电平逆变器 被引量:8
16
作者 陈思哲 徐梦然 +2 位作者 范元亮 常乐 杨苓 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第4期931-941,共11页
基于开关电容的多电平逆变器具有电路拓扑简单和电容电压自动平衡等优点。然而,现有开关电容型多电平逆变器存在元器件数量较多和电压应力较大等缺点。针对这些问题,该文提出一种九电平逆变器,该电路通过较少的元器件数量和较低的元器... 基于开关电容的多电平逆变器具有电路拓扑简单和电容电压自动平衡等优点。然而,现有开关电容型多电平逆变器存在元器件数量较多和电压应力较大等缺点。针对这些问题,该文提出一种九电平逆变器,该电路通过较少的元器件数量和较低的元器件电压应力实现了4倍升压的九电平输出,具有较低的成本和较小的体积;结合最近电平逼近法和基频调制策略来产生开关控制信号,通过开关管的有序通断实现良好的交流电输出。对九电平逆变器的工作原理、调制策略和电路参数等方面进行详细分析,最后搭建一台样机进行实验,证明了所提出电路的有效性和可行性。 展开更多
关键词 多电平逆变器 开关电容 电容自均压 升压
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具有低电压应力的新型开关电容七电平逆变器 被引量:9
17
作者 叶远茂 陈仕铠 华特科 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第13期4628-4635,共8页
针对现有多电平逆变器结构复杂以及功率器件电压应力高的问题,提出一种新型的开关电容七电平逆变拓扑。该拓扑由单个直流电源、12个开关管和2个电容器组成。通过切换开关管状态使得电源与电容分时串并联运行,可以实现三倍升压增益的七... 针对现有多电平逆变器结构复杂以及功率器件电压应力高的问题,提出一种新型的开关电容七电平逆变拓扑。该拓扑由单个直流电源、12个开关管和2个电容器组成。通过切换开关管状态使得电源与电容分时串并联运行,可以实现三倍升压增益的七电平输出。所提逆变器无需使用逆变H桥便可实现正负电平输出,使得器件的总电压应力较小。此外,文中采用简单的全桥式开关电容电路和半桥式逆变电路结构,并结合载波层叠调制策略对电容电压纹波和损耗进行详细分析。还通过与其他类似拓扑进行性能比较后,证明该拓扑的优势。最后,实验验证该拓扑的可行性和理论分析的正确性。 展开更多
关键词 多电平逆变器 开关电容 低电压应力 脉宽调制
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开关电容有源箝位型多电平逆变器的多电压区间调制方法及电容电压控制策略 被引量:4
18
作者 杨涵棣 程志江 +1 位作者 张新燕 周婷婷 《电网技术》 EI CSCD 北大核心 2023年第9期3903-3912,共10页
针对一种开关电容有源箝位型(switched-capacitor active-neutral-point-clamped,SC-ANPC)多电平逆变器的冗余开关状态数量不足,造成电容电压平衡困难的问题,提出一种适用于该拓扑结构的多电压区间调制方法及电容电压控制方法,解决了现... 针对一种开关电容有源箝位型(switched-capacitor active-neutral-point-clamped,SC-ANPC)多电平逆变器的冗余开关状态数量不足,造成电容电压平衡困难的问题,提出一种适用于该拓扑结构的多电压区间调制方法及电容电压控制方法,解决了现有调制方法计算复杂及开关频率受限的问题。首先分析了逆变器的工作原理,根据逆变器开关状态,提出了三电平区间开关状态组合模型,并设计了满足开关电容电压静态平衡约束条件的多电压区间载波移相调制方法。由于满足静态平衡条件,开关电容电压体积和纹波得到了减少,并且开关管的载波之间只有简单的移相关系,工程实现简单。在此基础上,扩展到三相系统,建立了电容电压的纹波模型,提出了相应的电容电压控制方法,通过调节占空比实现开关电容电压控制,注入零序电压实现母线电容电压控制。通过仿真和实验验证所提调制方法、控制方法的可行性。 展开更多
关键词 开关电容 有源箝位 多电平逆变器 调制方法 电容电压控制
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新型高增益开关电容直流升压变换器 被引量:8
19
作者 李楠 王萍 +2 位作者 贝太周 薛利坤 亓才 《电力系统及其自动化学报》 CSCD 北大核心 2017年第6期83-89,共7页
高增益直流变换器被广泛使用于许多工业应用中,例如光伏系统、燃料电池系统、电动汽车和高强度放电灯。本文提出一种将耦合电感和开关电容技术相结合的单开关新型高增益直流变换器。该变换器能够在靠近0.50(0.56)的占空比条件下实现高... 高增益直流变换器被广泛使用于许多工业应用中,例如光伏系统、燃料电池系统、电动汽车和高强度放电灯。本文提出一种将耦合电感和开关电容技术相结合的单开关新型高增益直流变换器。该变换器能够在靠近0.50(0.56)的占空比条件下实现高升压比;主电路只有一个功率开关,驱动控制简单;功率器件的电压应力较低,能有效降低通态损耗。此外耦合电感的漏感能量被有效吸收并回馈给负载。本文详细分析了该变换器工作原理和稳态性能。最后,搭建了一台30 V输入、300 V输出、满载功率150 W的试验样机,实验结果验证了理论分析的正确性。 展开更多
关键词 高升压比 单开关 耦合电感 开关电容 低电压应力
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新型混合级联多电平逆变器拓扑及调制策略 被引量:3
20
作者 叶远茂 华特科 《电力自动化设备》 EI CSCD 北大核心 2023年第2期90-95,共6页
为解决现有非对称级联多电平逆变器存在低压单元电流倒灌和输出电平数少的问题,提出一种基于开关电容电路的混合级联多电平逆变器。首先,在两单元非对称级联H桥型逆变器的低压单元中嵌入一个开关电容电路,有效避免了低压单元电流倒灌,... 为解决现有非对称级联多电平逆变器存在低压单元电流倒灌和输出电平数少的问题,提出一种基于开关电容电路的混合级联多电平逆变器。首先,在两单元非对称级联H桥型逆变器的低压单元中嵌入一个开关电容电路,有效避免了低压单元电流倒灌,且输出电平数得以增加。然后,为减少所提方案应用于三相系统时所需直流电源的数量,提出了用三电平中点箝位型或T型逆变器电路作为高压单元的三相混合级联多电平逆变器拓扑。之后,针对所提逆变器拓扑的特性,提出了含有移相载波和层叠载波的混合调制策略,在满足逆变器输出高质量正弦脉宽调制电压波形的同时,有效减小了开关电容电压纹波和开关器件的切换频率及开关应力。最后,通过实验验证了所提混合级联多电平逆变器拓扑及调制策略的可行性。 展开更多
关键词 级联多电平逆变器 开关电容 混合调制 移相载波 电流倒灌
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