详解高频脉宽调制技术运用在逆变器中的设计

时间:2013-11-18来源:网络
通,而下管实现ZVS的条件则同样在零态续流模式中要保证电感电流瞬时值反向。对输出电压负半周,上下管实现 ZVS的情况与正半周相同。

滤波电感的取值直接影响ZVS实现的范围,也影响到电路的效率。考虑到输出电压半个周期内电路可以等效为一Buck变换器,由此得滤波电感的最大值需满足Lfmax≤。电感值大,电感电流瞬时值变化范围小,ZVS实现的范围减小,也就是说在较大负载情况下,在半波电感电流峰值附近上管难以实现ZVS开通,从而仍然有较大的开通损耗;电感取值减小,其电流瞬时值脉动变大,则ZVS实现的范围加大,开通损耗可以减小,但此时由于整个输出周期内电感上的瞬时电流的高频脉动很大,因而磁芯的磁滞及涡流损耗增加。所以,电感的取值、ZVS实现的范围及电路的效率之间需根据具体情况适当折衷。


在实际应用中须做以下说明。

1)如考虑逆变器负载功率因数较大的情况,则uo,iL在整个周期大部分时间内为同向,即有tdead2>tdead1成立。为充分保证上管软开关的实现,则可以考虑在下管驱动附加加速关断措施,如采用电阻二极管网络,以适当增加下管关断到上管开通之间的死区时间。

2)由上述可知,由于要保证ZVS的实现,则滤波电感上必然存在较大的电流脉动,因而电感的磁芯损耗比较大,实际应用须选用电阻率高、高频损耗小的磁芯材料。

3)同理,由于ZVS实现的范围与电感磁芯损耗的矛盾,在负载范围较大的情况下,很难折衷得到较好的效果,因此该方式只适用于较小功率的应用场合,而应用于较大功率场合时,则可以考虑用相同功率的模块并联。

实验波形和结语

图4是上下功率管在实现ZVS时的驱动电压与相应漏源电压波形。由图4可以看出,上下管均很好地实现了零电压开关。



(a)上管



(b)下管

图4逆变器功率管驱动(上曲线)与漏源电压(下曲线)



图5空载输出电压与电感电流



图6阻性满载输出电压及电感电流



图7逆变器的效率

图5是空载输出电压与电感电流。图6是阻性满载输出电压及电感电流。空载时由于电感上的电流在半个周期内均可以过零,因而此时功率管可以较好地实现软开关;而满载时电感电流瞬时值过零的范围明显减少,此时上很难实现软开通。要进一步确定电感取值与负载、ZVS实现的范围以及电路效率之间的关系除了理论分析外,也还需要进行大量的实验。图7为逆变器的效率曲线,阻性满载的输出效率约为92%.

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关键词: 高频脉宽调制 逆变器 软开关 HPWM ZVS

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