一種串聯(lián)諧振逆變器控制方法的探討

對(duì)功率調(diào)節(jié)而言，Q值的大小與所允許的最大相移大小相對(duì)應(yīng)。倘若期望的輸出功率由給定的功率要求所限定，為保證功率的恒定，在低Q值下工作時(shí)，所需的相移角就可能比φmax大，這樣將會(huì)失去ZVS狀態(tài)。為減小βmin，增大φmax，應(yīng)使環(huán)流能量盡量小，所以，開關(guān)頻率應(yīng)盡可能接近諧振頻率，在保證ZVS條件下，可以通過(guò)工作在比諧振頻率略高的頻率級(jí)別，即通過(guò)使負(fù)載工作在感性條件下來(lái)解決。

3 控制目標(biāo)及策略

本系統(tǒng)的控制目標(biāo)是，調(diào)節(jié)輸出功率，并在各種負(fù)載條件下保持ZVS。

對(duì)功率調(diào)節(jié)來(lái)講，如果對(duì)于各種負(fù)載條件下，βmin已知，一種利用開關(guān)頻率和移相的調(diào)功方法可以用式（1）、式（2）、式（3）和式（6）迭代后獲得。因此，本文提出了一種確保在各種負(fù)載條件下實(shí)現(xiàn)ZVS的控制策略，包含3種簡(jiǎn)化控制實(shí)現(xiàn)的選擇，即固定β相位控制；固定β時(shí)間控制與隨峰值電流補(bǔ)償β時(shí)間控制。

最簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)方法是為適合于最壞的負(fù)載狀況，即調(diào)節(jié)β為一個(gè)恒定的相位值βfixed。βfixed是保證ZVS狀況下，對(duì)負(fù)載變化范圍中所需要的βmin的最大值，它可以通過(guò)式（2）獲得。在保證ZVS的最低Q值處將產(chǎn)生βmin的最大值，因?yàn)?，此時(shí)槽路電流最小。給定Pn，Q和βfixed，可通過(guò)式（1）、式（3）和式（6）迭代獲得ωn和φ。所選擇的Pn值應(yīng)當(dāng)是對(duì)于負(fù)載變化范圍中的最大值，從而減小環(huán)流能量損失。較大的Pn值意味著開關(guān)頻率將緊隨諧振點(diǎn)頻率和較大的Zo。但這將導(dǎo)致大的開通率，并減小了次級(jí)電容峰值電壓，從而允許低電壓等級(jí)的次級(jí)電容的應(yīng)用。

分析表明，固定β時(shí)間的調(diào)節(jié)較之固定β相位調(diào)節(jié)只是稍稍改善了逆變器的功率因數(shù)。對(duì)于固定相位控制來(lái)講，α只是比固定時(shí)間控制略大。隨著負(fù)載參數(shù)的增大，對(duì)固定相位控制來(lái)講tβ增大，然而對(duì)于固定時(shí)間控制，tβ和預(yù)期一樣保持恒量。因此，固定時(shí)間控制對(duì)于tβ是理想的，即tβfixed=βfixed/ωn。把歸一化時(shí)間轉(zhuǎn)化為實(shí)際的時(shí)間時(shí)，tβ需要乘以。選擇一個(gè)較高的Pn是為了得到更高的歸一化頻率。因?yàn)?a class="contentlabel" href="http://www.ex-cimer.com/news/listbylabel/label/逆變器">逆變器將進(jìn)一步地工作在諧振點(diǎn)附近。在這種狀態(tài)下的控制策略將確保ZVS。

在此，我們選擇隨峰值電流補(bǔ)償β時(shí)間控制的方式。tβ不再被一個(gè)固定的時(shí)間值而是由變化的時(shí)間策略所控制。在這種實(shí)現(xiàn)方式下，隨著Q值的增大，槽路峰值電流Ip會(huì)隨之增大。對(duì)于更高的峰值電流tβ可能會(huì)減小，這個(gè)與負(fù)載峰值電流有聯(lián)系的β可由式（2）體現(xiàn)。一個(gè)控制系統(tǒng)應(yīng)能實(shí)現(xiàn)隨著負(fù)載峰值電流的增大而自動(dòng)減小tβfixed的初始值?？刂聘鶕?jù)式（7）來(lái)實(shí)現(xiàn)。

tβ=tβfixed－KIp（7）

式中：Ip為峰值電流；

K為最理想增益。

圖5表示，當(dāng)固定Q值時(shí)，采用峰值電流補(bǔ)償控制，與固定時(shí)間或固定相位控制方法相比較，功率因數(shù)有了進(jìn)一步的提高（α相對(duì)?。?。

圖5 采用不同控制時(shí)

4 結(jié)語(yǔ)

本文闡明了一種控制策略，提出了在各種負(fù)載條件下獲得ZVS的實(shí)現(xiàn)方法。通過(guò)改變移相角進(jìn)行輸出功率的調(diào)節(jié)，改變開關(guān)頻率去確保ZVS狀態(tài)。設(shè)計(jì)者可以依據(jù)負(fù)載的不同要求及不同的應(yīng)用場(chǎng)合采用該控制方法。