解決高頻脈沖逆變器中電壓過沖和實現(xiàn)變換器軟換流問題

t=t6～t7：t6時刻uDS2及uDS3下降到零,然后，i1經(jīng)VD2及VD3續(xù)流，變壓器原邊漏感能量和交流側(cè)能量均回饋到直流電源，如圖3(f)所示。t7時刻，S2及S3零電壓開通。t7時刻以后的半個開關(guān)周期工作過程與前半個開關(guān)周期相似。

3 仿真與原理試驗

設(shè)計實例：全橋全波式電路拓?fù)?，雙極性移相控制策略，額定容量S=1kVA，輸入電壓(直流)Ui=270(1±10％)V，輸出電壓(交流)Uo=115V，輸出電壓頻率fo=400Hz，負(fù)載功率因數(shù)－0.75～0.75，開關(guān)頻率fs=50kHz，匝比N1/N2=22/22，濾波電感Lf=1mH，濾波電容Cf=4.7μF/250V。

3.1 仿真結(jié)果與討論

不同輸入電壓、不同負(fù)載時的穩(wěn)態(tài)仿真波形，如圖4所示。圖4(e)中，uGS1、uGS2、uGE5、uGE7分別為功率開關(guān)S1、S2、S5、S7的驅(qū)動信號。濾波器前端電壓uDC為三電平雙極性SPWM波；功率開關(guān)S1～S4實現(xiàn)了ZVS，功率開關(guān)S5～S8實現(xiàn)了ZCS；逆變器具有良好的負(fù)載適應(yīng)能力和穩(wěn)壓性能。仿真結(jié)果與理論分析一致。

3.2 試驗結(jié)果與討論

1kVADC270V/AC115V400Hz雙極性移相控制高頻脈沖交流環(huán)節(jié)逆變器由功率電路、控制電路、機內(nèi)輔助電源3大部分構(gòu)成?？刂齐娐分饕苫鶞?zhǔn)正弦波電路、誤差放大電路、電感電流極性判斷電路、控制信號產(chǎn)生電路(2片UC3879移相控制芯片)和驅(qū)動電路等組成。開關(guān)S1～S4選用IRFP460MOSFET(20A/500V)，開關(guān)S5～S8選用HGTG10N120BNDIGBT(35A/1200V)，驅(qū)動電路選用A3120芯片。

原理試驗波形如圖5所示。在輸出濾波電感電流過零點附近，輸出電壓波形存在畸變，這是由周波變換器引入了電流極性選擇信號所導(dǎo)致。試驗結(jié)果證實了這類逆變器的可行性。

1)高頻脈沖交流環(huán)節(jié)逆變器拓?fù)渥?，包括推挽全波式?種電路。

2)借助周波變換器換流重疊和輸出濾波電感電流極性選擇，雙極性移相控制策略實現(xiàn)了變壓器漏感能量和濾波電感電流的自然換流，解決了固有的電壓過沖和環(huán)流現(xiàn)象，實現(xiàn)了逆變橋ZVS開關(guān)和周波變換器ZCS開關(guān)。

3)仿真與原理試驗結(jié)果均證實了這種移相控制策略的可行性和理論分析的正確性。