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本文旨在保障单相全桥谐振极软开关逆变器在全负载范围内电能的高效变换,为能源系统优化提供有效的解决方案。这对落实国家节能战略、提升辽宁老工业基地先进装备制造水平和缓解我国资源压力具有重大意义。本课题在辽宁省教育厅科学研究经费项目(L2019017)的资助下,设计出四种具有高性能的单相全桥谐振极软开关逆变器。具体分析逆变器工作模态和动态谐振轨迹,给出具体参数设计流程和软开关实现规则,从理论上深入探究提高效率的最优策略,通过仿真验证方法和结论的正确性。本文主要的创新工作如下:1、第二章设计一种新型高效率单相全桥无源谐振极逆变拓扑,利用逆变桥臂上的低能耗辅助谐振回路完成主开关的软切换动作,达到节能降耗的目的。每个桥臂的开关管共用一组谐振单元,显著减少附加在主开关上的元件,不会使逆变器的控制变复杂。此外,当逆变器工作在死区时,负载电流可以继续流经辅助谐振回路,减少了死区时间对逆变器输出波形的负面影响。2、针对第二章提出的拓扑结构中含有较多的无源器件、辅助缓冲回路复杂、谐振过程相互耦合这一缺点,第三章提出一种具有单辅助开关的单相全桥谐振极软开关拓扑,其辅助谐振回路与逆变器桥臂相连,且只含有1个辅助开关和少量无源器件,完成了辅助缓冲回路的简化和谐振过程的解耦,降低了辅助电路硬件成本和耦合谐振带来的系统震荡,提高逆变器动态响应和实用性。在逆变器工作过程中,采用改进型双极性SPWM调制策略,所有开关均实现软切换。3、本文第二章和第三章已提出的两种逆变器虽然其开关器件均实现软切换,但是部分开关器件实现的是准ZVS关断而不是真ZCS关断。当采用IGBT作为功率开关时,不能使由拖尾电流导致的关断损耗等于零,此外功率开关承受的电压应力均高于直流母线电压。为进一步优化单相全桥逆变器在全负载范围内的电能变换效率,第四章设计一种新型高效率单相全桥零电流开关谐振极逆变电路。在桥臂上的辅助谐振电路参与换流的过程中,逆变器的所有开关均能实现零电流软切换。当功率半导体开关器件为IGBT时,IGBT实现真ZCS关断可使由拖尾电流导致的关断损耗等于零,有利于改善以IGBT作为开关器件的单相全桥逆变器的效率。此外,触发谐振之前,不需要先开通辅助开关使流过谐振电感的电流达到阈值,可降低辅助开关的通态损耗;换流过程中所涉及的功率开关电压不超过直流母线电压的1/2。4、为将单相全桥软开关逆变器能通用于中小功率领域和大功率领域,针对国内外相关文献以及本文已提出的单相全桥软开关逆变器拓扑结构中主开关不能同时实现真ZVS开通和真ZCS关断这一关键科学难题,第五章设计出一种新型单相全桥软开关逆变器,其输出端设置1组与负载并联的辅助电路。利用辅助谐振网络使逆变器主开关实现真ZVS开通和真ZCS关断。当使用MOSFET或IGBT作为逆变器的主开关管时,MOSFET内部结电容导致的容性开通损耗和IGBT拖尾电流导致的关断损耗都可以被消除,MOSFET可用于中小功率,IGBT可用于大功率,因此可使该逆变器能通用于中小功率领域和大功率领域。