高頻脈寬調(diào)制技術(shù)在逆變器中的應(yīng)用
摘要:將HPWM軟開(kāi)關(guān)技術(shù)應(yīng)用于逆變器,在不增加任何輔助電路的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了功率管的ZVS通斷。HPWM軟開(kāi)關(guān)方式逆變器電路控制簡(jiǎn)單,基本不增加功率管的附加應(yīng)力,且開(kāi)通損耗大大減少,具有可靠性和效率均高的優(yōu)點(diǎn)。分析了方案的工作原理以及實(shí)現(xiàn)ZVS的條件。同時(shí)指出方案存在的問(wèn)題和解決辦法。研制的工作頻率50kHz,1000VA的逆變器證明方案的可行性。
本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/156572.htm關(guān)鍵詞:高頻脈寬調(diào)制;軟開(kāi)關(guān);逆變器;零電壓開(kāi)關(guān)
1 引言
由于對(duì)逆變器高頻化的追求,硬開(kāi)關(guān)所固有的缺陷變得不可容忍:開(kāi)通和關(guān)斷損耗大;容性開(kāi)通問(wèn)題;二極管反向恢復(fù)問(wèn)題;感性關(guān)斷問(wèn)題;硬開(kāi)關(guān)電路的EMI問(wèn)題。因此,有必要尋求較好的解決方案盡量減少或消除硬開(kāi)關(guān)帶來(lái)的各種問(wèn)題。軟開(kāi)關(guān)技術(shù)是克服以上缺陷的有效辦法。最理想的軟開(kāi)通過(guò)程是:電壓先下降到零后,電流再緩慢上升到通態(tài)值,開(kāi)通損耗近似為零。因功率管開(kāi)通前電壓已下降到零,其結(jié)電容上的電壓即為零,故解決了容性開(kāi)通問(wèn)題,同時(shí)也意味著二極管已經(jīng)截止,其反向恢復(fù)過(guò)程結(jié)束,因此二極管的反向恢復(fù)問(wèn)題亦不復(fù)存在。最理想的軟關(guān)斷過(guò)程為:電流先下降到零,電壓再緩慢上升到斷態(tài)值,所以關(guān)斷損耗近似為零。由于功率管關(guān)斷前電流已下降到零,即線(xiàn)路電感中電流亦為零,所以感性關(guān)斷問(wèn)題得以解決。
基于此,本文探討性地提出了一種用于全橋逆變器的,HPWM控制方式的ZVS軟開(kāi)關(guān)技術(shù),如圖1所示。其出發(fā)點(diǎn)是在盡量不改變硬開(kāi)關(guān)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),即盡量不增加或少增加輔助元器件的前提下,有效利用現(xiàn)有電路元器件及功率管的寄生參數(shù),為逆變橋主功率管創(chuàng)造ZVS軟開(kāi)關(guān)條件,最大限度地實(shí)現(xiàn)ZVS,從而達(dá)到減少損耗,降低EMI,提高可靠性的目的。
圖1 HPWM控制方式
2 HPWM控制方式下實(shí)現(xiàn)ZVS的工作原理
考慮到MOS管輸出結(jié)電容值的離散性及非線(xiàn)性,每只MOS管并聯(lián)一小電容,吸收其結(jié)電容在內(nèi)等效為C1-C4,且C1=C2=C3=C4=Ceff;D1-D4為MOS管的體二極管,則HPWM軟開(kāi)關(guān)方式在整個(gè)輸出電壓的一個(gè)周期內(nèi)共有12種開(kāi)關(guān)狀態(tài)?;谡?fù)半周兩個(gè)橋臂工作的對(duì)稱(chēng)性,以輸出電壓正半周為例,其等效電路模式如圖2所示。圖3給出了輸出電壓正半周的一個(gè)開(kāi)關(guān)周期內(nèi)的電路的主要波形,此時(shí)S4常通,S2關(guān)斷。由于載波頻率遠(yuǎn)大于輸出電壓基波頻率,在一個(gè)開(kāi)關(guān)周期Ts內(nèi)近似認(rèn)為輸出電壓Uo保持不變,電感電流的相鄰開(kāi)關(guān)周期的瞬時(shí)極值不變。
(a)模式A (b)模式A1 (c)模式B
(d)模式 B1(e)模式C (f)模式C1
圖2 HPWM軟開(kāi)關(guān)方式工作狀態(tài)及電路模式
評(píng)論