高頻脈寬調(diào)制技術(shù)在逆變器中的應(yīng)用

多數(shù)情況下，有I₁>I₀，因而一般需t_dead2>t_dead1。

3 ZVS實(shí)現(xiàn)的條件及范圍

從以上的工作模式分析可知，由于電容C₁及C₃的存在，S₁及S₃容易實(shí)現(xiàn)ZVS關(guān)斷；要實(shí)現(xiàn)功率管的零電壓開(kāi)通，必須保證有足夠的能量在其開(kāi)通之前抽去等效并聯(lián)電容上所儲(chǔ)存的電荷，即

L_fi_L²>C_effU_d²＋C_effU_d²=C_effU_d²（13）

在上面的分析中，下管總是容易實(shí)現(xiàn)ZVS開(kāi)通，因?yàn)槠溟_(kāi)通時(shí)刻總是在電感電流的瞬時(shí)最大值的時(shí)刻，即使輕載時(shí)電感儲(chǔ)存的能量也可以保證其實(shí)現(xiàn)零電壓開(kāi)通；對(duì)于上管來(lái)說(shuō)，則必須在零態(tài)續(xù)流模式中電感電流瞬時(shí)值由正變負(fù)，達(dá)到一定負(fù)向值，才能保證在下管關(guān)斷時(shí)該電流可以使上管等效并聯(lián)電容放電，從而實(shí)現(xiàn)其零電壓開(kāi)通。此種情況實(shí)際為在輸出半個(gè)周期中，電感電流與輸出電壓同向，即u_o>0，i_L>0的情況；當(dāng)二者反向即i_L0時(shí)，則上下管的情況正好互換，上管容易實(shí)現(xiàn)ZVS開(kāi)通，而下管實(shí)現(xiàn)ZVS的條件則同樣在零態(tài)續(xù)流模式中要保證電感電流瞬時(shí)值反向。對(duì)輸出電壓負(fù)半周，上下管實(shí)現(xiàn)ZVS的情況與正半周相同。

濾波電感的取值直接影響ZVS實(shí)現(xiàn)的范圍，也影響到電路的效率?？紤]到輸出電壓半個(gè)周期內(nèi)電路可以等效為一Buck變換器，由此得濾波電感的最大值需滿(mǎn)足L_fmax≤。電感值大，電感電流瞬時(shí)值變化范圍小，ZVS實(shí)現(xiàn)的范圍減小，也就是說(shuō)在較大負(fù)載情況下，在半波電感電流峰值附近上管難以實(shí)現(xiàn)ZVS開(kāi)通，從而仍然有較大的開(kāi)通損耗；電感取值減小，其電流瞬時(shí)值脈動(dòng)變大，則ZVS實(shí)現(xiàn)的范圍加大，開(kāi)通損耗可以減小，但此時(shí)由于整個(gè)輸出周期內(nèi)電感上的瞬時(shí)電流的高頻脈動(dòng)很大，因而磁芯的磁滯及渦流損耗增加。所以，電感的取值、ZVS實(shí)現(xiàn)的范圍及電路的效率之間需根據(jù)具體情況適當(dāng)折衷。

在實(shí)際應(yīng)用中須做以下說(shuō)明。

1）如考慮逆變器負(fù)載功率因數(shù)較大的情況，則u_o，i_L在整個(gè)周期大部分時(shí)間內(nèi)為同向，即有t_dead2>t_dead1成立。為充分保證上管軟開(kāi)關(guān)的實(shí)現(xiàn)，則可以考慮在下管驅(qū)動(dòng)附加加速關(guān)斷措施，如采用電阻二極管網(wǎng)絡(luò)，以適當(dāng)增加下管關(guān)斷到上管開(kāi)通之間的死區(qū)時(shí)間。

2）由上述可知，由于要保證ZVS的實(shí)現(xiàn)，則濾波電感上必然存在較大的電流脈動(dòng)，因而電感的磁芯損耗比較大，實(shí)際應(yīng)用須選用電阻率高、高頻損耗小的磁芯材料。

3）同理，由于ZVS實(shí)現(xiàn)的范圍與電感磁芯損耗的矛盾，在負(fù)載范圍較大的情況下，很難折衷得到較好的效果，因此該方式只適用于較小功率的應(yīng)用場(chǎng)合，而應(yīng)用于較大功率場(chǎng)合時(shí)，則可以考慮用相同功率的模塊并聯(lián)。

4 實(shí)驗(yàn)波形和結(jié)語(yǔ)

圖4是上下功率管在實(shí)現(xiàn)ZVS時(shí)的驅(qū)動(dòng)電壓與相應(yīng)漏源電壓波形。由圖4可以看出，上下管均很好地實(shí)現(xiàn)了零電壓開(kāi)關(guān)。

(a)上管

(b)下管

圖4 逆變器功率管驅(qū)動(dòng)（上曲線）與漏源電壓（下曲線）