高頻鏈技術(shù)簡介

4 直流變換器型高頻鏈逆變技術(shù)

直流變換器型高頻鏈逆變器由直流變換器和極性反轉(zhuǎn)逆變橋構(gòu)成,包括單向直流變換器型、雙向直流變換器型和雙向正反激組合直流變換器型等高頻鏈逆變器電路結(jié)構(gòu),具有電路結(jié)構(gòu)簡潔、直流變換級工作在SPWM(輸出電壓調(diào)節(jié)范圍寬)、極性反轉(zhuǎn)逆變橋功率開關(guān)電壓應(yīng)力低且為ZVS、輸出濾波器負(fù)載減輕等優(yōu)點(diǎn)。逆變器類型由前置直流變換級類型決定,包括電壓源和電流源兩

類。雙向直流變換器型高頻鏈逆變框圖如圖7所示。

5 三相電壓源型高頻鏈逆變技術(shù)

現(xiàn)代逆變電源主要向如下幾個(gè)方向發(fā)展,如高頻功率變換、交流側(cè)單位功率團(tuán)數(shù)、低電磁干擾、體積小重量輕、雙向功率流等。單相高頻鏈技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛的發(fā)展和應(yīng)用,隨著應(yīng)用場合范圍的擴(kuò)大和對功率要求的提高,三相高頻鏈技術(shù)也開始被重視并發(fā)展,主要是改進(jìn)控制方法來降低功率損耗。

三相高頻鏈典型的電路結(jié)構(gòu)如圖8所示,由電壓源逆變器、高頻變壓器和周波變換器組成。逆變器輸出高頻電壓,變壓器將高頻輸入和輸出進(jìn)行隔離,周波變換器提供三相脈寬調(diào)制電壓。逆變器是由4個(gè)ICBT和4個(gè)反并聯(lián)二極管以單相橋方式組成,周波變換器是由6個(gè)雙向開關(guān)管以三相橋方式組成。

為了獲得正弦輸出,專家和學(xué)者們提出了許多不同的方法,如正弦波脈沖幅度調(diào)制、由鋸齒波做參考信號、積分環(huán)控制、空間矢量調(diào)制、差頻調(diào)制等,同時(shí)還提出了混合調(diào)制的方法,這種方法是基于載波調(diào)制、空間矢量調(diào)制(SVM)和數(shù)字標(biāo)量調(diào)制(DSM)之間的相關(guān)性而提出的。

周波變換器和三相逆變器的工作原理是相似的,只是三相逆變器的輸入是一個(gè)直流電壓,而周波變換器的輸入是一個(gè)正負(fù)交替變換的方波電壓,因此,當(dāng)周波變換器的輸入電壓為正時(shí),周波變換器的PWM信號和三相逆變器的PWM信號相同,而當(dāng)輸入電壓為負(fù)時(shí),周波變換器的PWM信號正好和三相逆變器的PWM信號相反,如圖9所示,而且當(dāng)三相逆變器的PWM信號和逆變器輸出電壓的極性同步時(shí),周波變換器的開關(guān)頻率最小。

為了降低周波變換器的開關(guān)損耗,也提出了許多方法和策略,如非諧振ZV5、電源換相(soure commutation)(即ZCS)和電壓箝位及其它們的改進(jìn)方法。

5.1 非諧振ZVS技術(shù)

圖10中的虛線是圖9中的PWM信號和逆變器輸出電壓信號,但只有在周波變換器輸出的最大寬度電壓內(nèi)才要求逆變器必須輸出電壓,在半個(gè)開關(guān)周期內(nèi)的其他時(shí)間逆變器的輸出都為O,因此,周波變換器PWM信號的邊界可以移到逆變器輸出為0的區(qū)域,如圖10所示,開關(guān)器件都是在零電壓期間進(jìn)行開通和關(guān)斷。

圖11為空間矢量圖,它是由6個(gè)向量(V1~V6)和兩個(gè)零向量(V0和V7)構(gòu)成的,分成6個(gè)區(qū)間。圖12是當(dāng)周波變換器輸入電壓為(a)時(shí),傳統(tǒng)PWM(b)和非諧振ZVS PWM(c)兩種模式在區(qū)域V中的波形圖。由于上述非諧振ZVS只能在從一個(gè)開關(guān)周期到另一個(gè)開關(guān)周期變換時(shí)實(shí)現(xiàn)軟開關(guān),因此義提出了一種新的控制方案,不僅在周期變換時(shí)而且在周期內(nèi)都能實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)。表1列出了3種PWM模式的比較。