高頻脈沖交流中移相控制策略詳解一

　　圖3　單極性移相控制原理

　　以全橋全波式高頻脈沖交流環(huán)節(jié)逆變器為例，其單極性移相控制原理，如圖3所示。高頻逆變器將輸入電壓Ui調(diào)制成雙極性三態(tài)電壓波uEF，周波變換器將此電壓波解調(diào)為單極性SPWM波uDC，經(jīng)輸出濾波后得到正弦電壓uo，周波變換器功率開(kāi)關(guān)在uEF為零期間進(jìn)行ZVS換流。逆變器右橋臂相對(duì)左橋臂存在移相角θ，而且輸出濾波器前端電壓uDC為單極性SPWM波，故為單極性移相控制。S1與S4、S2與S3之間在一個(gè)開(kāi)關(guān)周期Ts內(nèi)的共同導(dǎo)通時(shí)間為

　　Tcom=Ts(180o-θ)/ (2×180o )　　　　　　　　　　　　　(1)

　　當(dāng)輸入電壓Ui降低或負(fù)載變大時(shí)，導(dǎo)致輸出電壓uo降低，閉環(huán)反饋控制使得移相角θ減小、共同導(dǎo)通時(shí)間Tcom增大，從而使得輸出電壓增大。因此，調(diào)節(jié)移相角θ可實(shí)現(xiàn)輸出電壓的穩(wěn)定。

實(shí)現(xiàn)單極性移相控制的具體方案為：1、將輸出電壓反饋信號(hào)uof與正弦基準(zhǔn)電壓uref比較放大后得到電壓誤差放大信號(hào)ue1，ue1與載波uc比較后得到信號(hào)k1，k1下降沿二分頻、反相互補(bǔ)后分別得到功率開(kāi)關(guān)S1、S3的驅(qū)動(dòng)信號(hào);2、將ue1反極性信號(hào)ue2與載波uc比較后得到信號(hào)k2，k2下降沿二分頻、反相互補(bǔ)后分別得到功率開(kāi)關(guān)S2、S4的驅(qū)動(dòng)信號(hào);3、將載波uc下降沿二分頻、反相互補(bǔ)后分別得到功率開(kāi)關(guān)S5(S6)、S7(S8)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。

　　在逆變器穩(wěn)態(tài)工作且輸出濾波電感電流iLf連續(xù)時(shí)，一個(gè)高頻開(kāi)關(guān)周期Ts內(nèi)可分為六個(gè)開(kāi)關(guān)狀態(tài)(以u(píng)DC>0時(shí)為例)，如圖4(a)～(f)所示。圖4(a)、(b) 、(d)、(e)和圖4 (c)、(f)可分別用圖4(g)、(h)所示等效電路表示，其中r為包括變壓器漏阻抗、功率開(kāi)關(guān)通態(tài)電阻、濾波電感寄生電阻等在內(nèi)的等效阻抗。

　　圖4 單極性移相控制逆變器開(kāi)關(guān)狀態(tài)電路及等效電路

　　由于開(kāi)關(guān)頻率Fs遠(yuǎn)大于輸出LC濾波器的截止頻率和輸出電壓頻率，在一個(gè)開(kāi)關(guān)周期內(nèi)輸出電壓uo可看成恒定量。圖4(g)所示等效電路的狀態(tài)方程為

　　3 雙極性移相控制原理