一款高頻輸出不對稱半橋逆變器的誕生

圖2 不對稱半橋逆變器的關(guān)鍵波形

軟開關(guān)實(shí)現(xiàn)條件

不對稱半橋逆變器在死區(qū)時(shí)間內(nèi)要有足夠的能量來抽走將要開通的開關(guān)管結(jié)電容或者外并電容上的電荷，并給另一個(gè)剛剛關(guān)斷的開關(guān)管結(jié)電容或者外并電容充電，則諧振濾波器必須設(shè)計(jì)為感性，即輸出電壓超前于串聯(lián)諧振支路的電流。這是實(shí)現(xiàn)功率開關(guān)管ZVS的必要條件。如果不滿足式(1)，那么就無法實(shí)現(xiàn) ZVS。開關(guān)管Q1和Q2之間的死區(qū)時(shí)間必須足夠長，才能使開關(guān)管結(jié)電容或者外并電容完全進(jìn)行充放電。

式中，Lr為諧振濾波器的等效電感，I1為死區(qū)時(shí)間內(nèi)的平均電流，Ci()為開關(guān)管的結(jié)電容或者外接電容。諧振式濾波器分析

不對稱半橋變換器的輸出端vs(t)為準(zhǔn)半方波，而輸出電壓波形THD要小于2%，則必須只有采用4階和高于4階的諧振式濾波器才能濾出THD小于 2%的正弦波，同時(shí)為了減小濾波器體積，選擇4階諧振式濾波器。諧振式濾波器的作用有：(1)將輸出的準(zhǔn)方波進(jìn)行濾波，隔離直流分量，減小輸出電壓的諧波含量，使波形接近正弦波；(2)在阻性負(fù)載的情況下，使得輸出電壓超前于串聯(lián)諧振支路的電流，從而實(shí)現(xiàn)全橋開關(guān)管的ZVS。設(shè)計(jì)諧振式濾波器的Ls、Cs 的諧振頻率等于開關(guān)頻率，Lp、 Cp的諧振頻率高于開關(guān)頻率。為了分析方便，將Lp分解為Lp1和Lp2，其中Ls和 Cs在開關(guān)頻率處串聯(lián)諧振，Lp1和Cp在開關(guān)頻率處并聯(lián)諧振，等效電路圖如圖4所示。

圖4 串并聯(lián)諧振式濾波器等效電路圖

不對稱半橋變換器的輸出端vs(t) 經(jīng)傅立葉分解得到(2)式。

其中

，

Vin為直流母線電壓，D為開關(guān)管Q1的占空比， 為基波角頻率。

不對稱半橋變換器的輸出端vs(t)經(jīng)諧振濾波器濾波后得基波電壓，即輸出電壓的有效值為：

輸出電壓與輸入電壓之比和開關(guān)管Q1的占空比D的關(guān)系如圖所示。

圖4 輸出電壓與輸入電壓之比和D的關(guān)系

相對于基波來說，諧振濾波器為感性。按傳統(tǒng)的串并聯(lián)諧振濾波器設(shè)計(jì)在基波頻