一种新颖的软开关组合式高频环节逆变器的研究

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1、一种新颖的软开关组合式高频环节逆变器的研究

2、第1500)this.style.ouseg(this)">3控制方法分析图3是本文移相SP控制的实现方法。其中Uc为三角波载波信号，Um为正弦半波调制信号。其基本工作过程：载波信号和调制信号进行单极性调制，形成正弦脉宽调制信号Ucmp：当载波信号高于调制信号时，输出低电平；当载波信号低于调制信号时，输出高电平。然后将Ucmp信号的下降沿和上升沿分别作为二分频电路的触发信号，可获得开关管S1和S4的驱动信号，根据互补关系获得S2和S3的驱动信号。通过检测参考正弦波V

3、sinref的过零点获得S5~S8的驱动信号。500)this.style.ouseg(this)">4稳态分析（1）假设滤波电感Ld很大，移相电路的开关频率远大于低频正弦输出频率，则在一个载波信号的开关周期内，整流电流基本不变，即高频变压器原边电流呈阶跃变化形式，如图4所示[1]。（2）开关器件、二极管、谐振电感和电容等元件都是理想的。（3）高频变压器分布电容和漏感分别折算到谐振电容Cp和谐振电感Lr中[5]。（4）三次及以上谐波被谐振网络充分滤除，因此谐振网络输入电压用基波分量表示。（5）当负载为感性时，

4、将其电感量折算到滤波电感中，只考虑其纯电阻值。（6）在任何相邻两个载波周期内，得到Ucmp信号的两个对应脉冲宽度相同。文中符号定义参见附录。500)this.style.ouseg(this)">由上述假设可得图1的交流等效电路如图5所示[6]。500)this.style.ouseg(this)">其中，交流等效电阻Rac[6]500)this.style.ouseg(this)">由图5可得500)this.style.ouseg(this)">以任何一个载波信号正峰值对应的时刻作为坐标原点，则由图3可知

5、500)this.style.ouseg(this)">将图3的VAB信号变换为图6所示，由于ωc远大于ω0，因此该波形近似满足奇函数条件，对该函数进行傅立叶级数分解[7]。500)this.style.ouseg(this)">500)this.style.ouseg(this)">500)this.style.ouseg(this)">由式(8)，利用MATLAB软件绘出下列一族曲线，如图7所示。500)this.style.ouseg(this)">500)this.style.ouseg(this)"

6、>由图7可知：随着Q值增加，输出电压下降，因此设计时，应考虑最大负载情况。图7(a)表明当fn在0.5~0.6之间时，输出与负载无关，但此时开关频率低于谐振频率并且输出电压略高于输入电压。图7(b)表明当K大于2时，输出与负载无关，图7(c)表明当Cp/Cs约大于4.5时，输出也与负载无关，但此时输出电压都小于输入电压。图7(d)表明调制比m较小时（约小于0.5），输出与m基本呈线性关系，当m较大时，输出与m呈非线性关系。5实验结果根据上述分析可知,虽然该电路作为降压电路可能优于升压电路，但考虑到fn大于1，

7、因此设计了一台升压原理样机。输入电压Vin=100V，输出电压Voac(max)=220V，输出功率120H，Cs=1.2mF，Cp=0.45mF，fc=40kHz，fr=18kHz，K=1/2，Ld=5mH，Cf=0.1mF，RL=200H，m=0.5。图8(a)表明开关S1的驱动信号在其反并联二极管续流时有效，所以移相电路超前桥臂为ZVS开通。图8(b)表明开关S3在接近零电流时关断，而且此时反并联二极管导通，所以滞后桥臂为准ZCZVS关断。500)this.style.ouseg(this)">500)

8、this.style.ouseg(this)">图9表明低频逆变电路为ZVS开关。图10验证了假设条件的正确性。图11表明对于阻性和感性负载时，该电路是适用的，验证了假设条件的正确性。同时，图11(b)也表明当负载功率因数较低，即Q值较大时，在相同输入直流电压下，输出电压变小。若输出电压保持不变，则可以通过适当减小fn、K、Cp/Cs以及适当增加m值实现。500)this.style.ouseg(this)">500)this.style.ouseg(this)">6结论（1）通过选择合适的谐振参数、变压器匝

9、比及调制系数，该电路既可以升压，也可以降压。但总体来讲，降压时受负载影响较小。（2）移相电路的超前桥臂实现了零电压开通，滞后桥臂实现了准ZCZVS关断。（3）低频逆变器实现了零电压开关。（4）该电路适用于阻性和感性负载。