优良综合性能的高频软开关逆变电源

(c) 控 制 系 统 框 图

图 3 DC/AC逆 变 桥 三 态 离 散 脉 冲 电 流 控 制 原 理

uAB= (1)

式中:δ——半个滞环宽度；

udom——高频脉冲直流电压幅值。

4 关键电路参数设计准则

4．1 箝位电容Cc

箝位电容Cc应满足

Cc≥(1－D)2Ts2/(8LmΔUc/Uc) （2）

通常取ΔUc/Uc≤10％，按最坏情况D=Dmin来设计。

4．2 功率开关S、箝位开关Sc、吸收支路开关Sr三个驱动信号延迟时间

延迟时间t1、t2过大，影响了有效占空比；延迟时间过小，满足不了要求。Sc关断与S开通的时间间隔应不小于变压器磁化电感Lm与功率开关输出电容Cs间谐振周期的四分之一，即

t2≥2π/4 （3）

S关断与Sc开通的时间间隔t1应满足

2π/4t1(1－D)Ts/2 （4）

式（3）、式（4）按最坏情况（Ui=Uimin、D=Dmax、Uc=Ucmax）来调节参数。Sr关断相对于S关断的延迟时间t4为

t4=ΔDTsDTs （5）

式中：ΔD——高频脉冲直流电压扩展的占空比。

4．3 功率开关S实现ZVS的条件

功率开关S能否实现ZVS，取决于变压器磁化电流峰值与折算到变压器原边的负载电流的差值。功率开关S实现ZVS的条件为

(1/2)Lm（ILm－iLf·N2/N1）2≥(1/2)CsUi2 （6）

式中：ILm——变压器磁化电流峰值。

4．4 高频脉冲直流电压波平均值Udo,avg选取

为了确保输出电压THD小，应满足

UO≤Udo,avg （7）

Udo,avg=(N2/N1)Ui(D＋ΔD) （8）

由式（8）可知，相同的Udo,avg值，总占空比(D＋ΔD)越大，则高频脉冲直流电压幅值将越小。因此，高频脉冲直流电压波占空比扩展，一方面降低了DC/AC逆变桥功率开关的电压应力；另一方面简化了前级高频脉冲直流环节电路。此外，为了保证DC/AC逆变桥功率器件可靠实现ZVS，需要一定的零电平时间t0，则最大占空比应满足

(D＋ΔD)max≤1－t0fs （9）

式中：fs——开关频率。

4．5 开关频率fs

fs/fo越高（fo为输出电压正弦波的频率），高频变压器，输入与输出滤波器将越小。但fs受式（9）限制，若fs过高，则最大占空比变小，高频脉冲直流电压波幅值UiN2/N1将增大。故fs应折衷考虑。这里开关频率fs选取80kHz。

4．6 输出LC滤波器

滤波电感Lf的合适取值范围为

（

Lf (10)

式中：Igm,max——给定电流幅值；

ωo——输出电压角频率；

输出滤波电容Cf用来滤除输出电压uo中的高次谐波，若Cf越大，输出电压uo的THD就越小，但DC/AC逆变器无功电流分量增大，从而增大了变流器的体积和成本。一般选取ICf≤0.5Iomax为宜，因此滤波电容Cf值应满足：

Cf≤0.5Iomax/ωoUO （11）

式中：Iomax——输出电流最大值。

4.7 滞环宽度δ的选择

一般来说环宽过小，电路不能有效地选择零状态，电路工作于双极性模式，输出电压THD增大，开关频率升高，损耗增加，且每个开关周期都有能量回馈，吸收电容两端电压脉动变大。若环宽过大，输出滤波电感上的电流偏差过大，输出电压的THD也会增大，且电路的动态调节速度变慢，影响到系统的动态特性。通常选取滞环宽度为

δ=(0.2～0.4)(Udo,avg/Lf）Ts （12）