Разработка и исследование методов мягкой коммутации в трехфазных автономных инверторах напряжения

• Автор: Воронин, Игорь Павлович
• Шифр специальности: 05.09.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 210 с. : ил.

Оглавление
ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. Систематизация методов мягкой коммутации в АИН

§1.1 Схемы мягкой коммутации в цепи постоянного тока АИН

§1.2 Схемы мягкой коммутации в цепи переменного тока АИН

§ 1.3 АИН с общей схемой мягкой коммутации в цепи

переменного тока

§1.4 Схемы мягкой коммутации в многоуровневых АИН

§1.4.1 Схема мягкой коммутации в цепи постоянного тока трехуровневого

инвертора

§1.4.2 Схемы мягкой коммутации в цепи переменного тока трехуровневого

инвертора
Глава 2. Исследование коммутационных процессов в АИН
§2.1 Процессы жесткой коммутации в АИН, базовая переключающая схема
для инвертора напряжения
§2.2 Исследование динамических потерь в силовых ключах АИН при
жесткой коммутации
§2.2.1 Конструктивные особенности измерительного макета
§2.2.2 Состав измерительного оборудования
§2.2.3 Методика измерения динамических характеристик ЮВТ
§2.3 Зависимость энергии динамических потерь от напряжения питания
схемы и тока нагрузки
§2.4 Процессы установления стационарных состояний в ЮВТ и их вклад в
энергию динамических потерь
§2.4.1 Установление стационарного состояния проводимости, эффект
динамического насыщения
§2.4.2. Установление стационарного состояния закрытого ключа, интервал остаточного тока
Глава 3. Разработка метода мульти-резонансной коммутации для трехфазного АИН
§3.1 Топология мульти-резонансной схемы
§3.2 Анализ электромагнитных процессов в мульти-резонансной схеме и
определение критериев мягкой коммутации
§3.3 Переход инвертора в режим мягкой коммутации
§3.4 Обобщенный критерий мягкой коммутации
§3.5 Расчет коммутационных характеристик мульти-резонансной схемы,
влияние тока нагрузки
§3.6 Методика расчета мульти-резонансной схемы
Глава 4. Экспериментальное исследование мульти-резонансной
схемы
§4.1 Исследование влияния параметров схемы на эффективность мягкой
коммутации
§4.2 Исследование коммутационной способности схемы в переходном
процессе включения
§4.3 Исследование коммутационной способности схемы в переходном
процессе выключения
§4.4 Исследование мягкой коммутации в граничных режимах
Глава 5. Базовые варианты инверторов напряжения с мульти-резонансной коммутацией, анализ и исследование процессов мягкой
коммутации в АИН
§5.1 Инвертор напряжения с мульти-резонансной коммутацией в цепи
переменного тока, алгоритм управления ключами инвертора
§5.2 Инвертор напряжения с мульти-резонансной коммутацией в цепи
постоянного тока
§5.3 Обращенный инвертор напряжения (активный выпрямитель) с мульти-
резонансной коммутацией в цепи постоянного тока
§5.4 Многоуровневые АИН с мульти-резонансной коммутацией

Глава 6. Влияние процессов мягкой коммутации на основные характеристики АИН
§6.1 Влияние мягкой коммутации на качество выходного напряжения АИН,
применение метода спектрального моделирования
§6.2 Регулировочная характеристика инвертора с мягкой
коммутацией
§6.3 Составляющие потерь в ключевых элементах инвертора
§6.3.1 Динамические потери при синусоидальной ШИМ и жесткой
коммутации
§6.3.2 Потери проводимости при синусоидальной ШИМ и жесткой
коммутации
§6.3.3 Влияние мощности потерь на эффективность работы АИН
§6.4 Схемотехнические методы снижения энергии потерь в силовых
ключах АИН
§6.4.1 Методы снижения статических потерь
§6.4.2 Методы снижения динамических потерь
§6.4.3 Методы снижения амплитуды коммутируемого тока и количества
коммутаций
§6.4.4 Методы снижения напряжения на коммутируемом ключе
§6.4.5 Применение мульти-резонансной схемы для снижения динамических
потерь
§6.4.6 Оптимизация потерь в инверторе в диапазоне тока нагрузки
§6.4.7 Энергетические характеристики АИН с мульти-резонансной
коммутацией
§6.5 Способы повышения частоты коммутации в АИН
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Список литературы

Демпферный процесс ограничения скорости нарастания тока в ключе лишь частично снижает энергию динамических потерь при включении. Это обусловлено тем, что, во-первых, применяемый метод не приводит к предварительному разряду собственной выходной емкости силового транзистора. Во-вторых, в переходном процессе включения по напряжению наблюдается медленная стадия установления открытого состояния ключа. Данная стадия носит название эффекта «квазинасыщения» и определяется относительно медленной скоростью разряда паразитной барьерной емкости эмиттерного перехода транзистора и модуляцией проводимости его высокоомной базы.
Включение при нулевом напряжении и выключение ПРИ нулевом токе ШНН-НТ).
Для практического применения данное решение является наиболее эффективным, поскольку двойной квазирезонансный процесс, как при включении транзистора, так и при его выключении, позволяет максимально полностью отвести энергию динамических потерь от ключа. В то же время данный вариант наиболее трудно реализуем схемотехнически. Во-первых, устройство мягкой коммутации в варианте ПНН-НТ не должно содержать большого количества дополнительных элементов, перегружающих схему инвертора. Во-вторых, необходимо, чтобы данные элементы обладали характеристикой универсальности, т.е. использовались как при отпирании ключа, так и при его запирании. В-третьих, применяемый резонансный контур должен иметь в своем спектре две стабильные, но отличные друг от друга частоты, одну для переходного процесса включения, другую для переходного процесса выключения. Предлагаемые варианты построения таких схем имеют серьезные недостатки /91,129/. Они относительно слабо описаны теоретически, что затрудняет численную оценку критериев реализации условий мягкой коммутации. К тому же эти варианты опираются на свойства инерционности используемых ключевых элементов, что не