電壓型逆變器高壓串聯(lián)諧振技術(shù)研究

摘要：介紹了高壓串聯(lián)諧振技術(shù)的原理與應(yīng)用，分析了利用4046鎖相控制逆變器的結(jié)構(gòu)和啟動(dòng)電路，同時(shí)對(duì)高壓變壓器寄生漏感與負(fù)載串聯(lián)諧振原理作了介紹。15kVA樣機(jī)測(cè)試結(jié)果表明，用該方法可以得到滿意的輸出波形，實(shí)現(xiàn)高功率因素。

關(guān)鍵詞：高頻高壓；串聯(lián)諧振；鎖相環(huán)

圖1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1引言

串聯(lián)諧振技術(shù)應(yīng)用在感應(yīng)加熱、逆變焊機(jī)等高頻逆變器中，能實(shí)現(xiàn)主開關(guān)管的ZCS或ZVS，有效提高功率因素，實(shí)現(xiàn)大功率輸出。本文介紹一種高頻高壓串聯(lián)諧振技術(shù)，它將三相市電經(jīng)整流與逆變后輸出中壓方波，升壓變壓器將逆變器的輸出提升到一定電壓再利用變壓器的漏感與負(fù)載串聯(lián)諧振，達(dá)到所要求的負(fù)載電壓。此技術(shù)應(yīng)用前景廣闊，在臭氧發(fā)生器、材料表面處理及污水凈化中都有應(yīng)用。

2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理

圖1給出了高壓串聯(lián)諧振電源系統(tǒng)框圖。本電源是為材料表面處理設(shè)備研制的。它包括：三相AC／DC變換器、電壓型半橋串聯(lián)諧振逆變器、超音頻升壓變壓器和負(fù)載。超音頻變壓器用于負(fù)載阻抗匹配，逆變器選用IGBT模塊，工作頻率約為20kHz。系統(tǒng)工作時(shí)，呈現(xiàn)小感性，為零電流導(dǎo)通。對(duì)于感性負(fù)載，在一個(gè)工作周期中，功率器件導(dǎo)通的順序是二極管在先，IGBT在后，這就保證了IGBT在零電流條件下導(dǎo)通（ZCSON），導(dǎo)通后電流上升速度受到諧振電路的限制，因此，IGBT的開通損耗很小。另外如圖2所示，IGBT的吸收電容Cr1和Cr2的接入，限制了IGBT關(guān)斷時(shí)的電壓上升率，減小了關(guān)斷損耗。

利用負(fù)載諧振的RLC串聯(lián)諧振電路其諧振頻率為fo=（1）

逆變器主電路與阻抗特性如圖2所示。逆變器輸出的是高頻方波，變壓器的漏感與容性負(fù)載諧振，電流波形接近理想正弦波。

對(duì)于如圖2所示的諧振式電路，品質(zhì)因素Q=（2）

()

(a)逆變器主電路

(b)阻抗特性

圖2RLC串聯(lián)諧振

圖3逆變控制框圖

圖4邊沿鑒相