prc电源中负载变化对逆变器开关状态的影响

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1、PRC电源中负载变化对逆变器开关状态的影响

2、第1内容显示中摘要：分析了在并联负载谐振（PRC）变换器中负载变化对逆变器工作状态的影响，并由此提出，在设计逆变器谐振槽路的参数时应考虑额定负载或在负载一定变化范围内逆变器开关管的工作状态。通过仿真和试验证明了分析的正确性。关键词：PRC电源/逆变器负载变化开关状态EffectsofPRCSupplyLoad-varianceuponInvertersportantdesigningfactorintheinverterresonantparametersisgiven,That’sitshouldbealloulationsandexpe

3、rimentsshoouseg(this)">图1电路结构?并联负载谐振电源电路结构如图1所示。L、C构成谐振槽路，负载R与电容C并联。这种结构的电源特点是开关管承受反相电压小、负载适应能力强、输出电压范围宽。对逆变器输出电压进行傅立叶变换，则谐振槽路输入电压uab可以表示为:[1]其中，Vd为逆变器输入直流电压，ωs为逆变器500)this.style.ouseg(this)">工作角频率,m=1，2，3……（下同）,uabn为n次谐波电压，谐振角频率为ω0=(1/LC)1/2，品质因数为Q=R/(ω0L)，，n次谐波电流为iLn.500)this.style.ouseg(this

4、)">谐振槽路中的电流iL表示为：(1)?(2)?那么，第n次谐波电流有效值ILn相对于基波电流有效值IL的标么值hn表示为：500)this.style.ouseg(this)">500)this.style.ouseg(this)">各次谐波电流与基波电流的比值与k、Q有关。分析可知，适当选择k值可以使9次以上的谐波与基波比值随Q的变化很小，并且hn很小[3]。因此，在下面的分析中都只考虑基波和9次以下的谐波电流。从实验和仿真结果来看这种近似带来的误差非常小。2负载特性分析2.1负载特性表达式500)this.style.ouseg(this)">500)this.style.o

5、useg(this)">500)this.style.ouseg(this)">由(1)式，令：500)this.style.ouseg(this)">则有下式：(3)之间的相角关系。在含有死区的逆变器中这种关系表示的是电流与逆变器驱动信号之间的相位关系：j=0表示电流过零点在死区中间。式中实数项总是大于0的。而虚数项则随着k的变化而不同：当k>1时虚数项系数也总是大于0，即iL滞后uab。当k≤1时虚数项系数的符号与品质因数Q和k的大小有关。图2表示iL同uab的相角与k，Q之间的关系（条件为电源频率20kHz，死区时间2μs）。在固定频率谐振电源中k是不变的。由图看出，Q增

6、大相角前移，以至于由电流滞后（感性）变为超前（容性）。而在特定电源中，谐振槽路参数已确定，所以Q的变化实际图2输出电压、电流的相角与k、Q的关系表现为负载的变化，即：负载变化使逆变器的开关软特性发生改变。2.2逆变器工作状态分析假定k=fs/fo为常数，（这一点在固定输出频率电源中是显而易见的），如k=0.7。关于k、Q的选择原则见文献[3]的讨论。在考虑死区的情况下，逆变器工作可以分为三种模式：感性换相；死区内换相；容性换相。如图3所示，其中VT13和VT24分别表示开关管T1、T3和T2、T4的驱动信号。模式I感性换相如图3（a），槽路振荡电流的过零时刻出现在开通信号之后属于完全

7、的感性换相。此时iL到死区中间位置的相角j<-360ofstd/2。换流过程：t1时刻前电流正向流动（通过T1、T3），此时关闭驱动信号来到，原来导通的开关管关闭，在死区td内电流由二极管D2,D4续流。死区过后，开关管T2,T4导通，然后电流反相。可以看出，在这种模式中开关管开通时承受二极管压降，所以是零电压开通。模式II死区内换相如图3（b）所示，电流的换相时刻在驱动信号的死区内。此时-360ofstd/2500)this.style.ouseg(this)">(c)容性换相(c)Q=2.5图3逆变器三种工作状态分析图4Q为不同值时逆变器换相过程仿真开关过程：电流还未换相时

8、开关管（如T1、T3）的关闭信号来到，电流继续由另外两个开关管（T2、T4）上反并联的二极管(D2、D4)续流。电流反向后，流经刚关闭的开关上反并联的二极管（D1、D3），接着开通信号来到，续流二极管反向截止，电流转移到刚开通的开关管（T2、T4）上。在这种情况下，开关管的工作状态即不是零电压也不是零电流，关断电流较小，而开通时由于二极管的反向恢复造成瞬时桥臂直通。模式III容性换相如图3（c）所示，电流的过零点超前于相应关闭驱动信号，使逆变器工作在完全的