優(yōu)良綜合性能的高頻軟開關(guān)逆變電源工作原理分析

4．8 吸收支路電容Cr

空載時DC/AC逆變器一個輸出周期內(nèi)就有半個周期能量回饋，其濾波電感電流iLf、濾波電容電壓uCf、吸收支路電容電壓uCr波形，如圖4所示。根據(jù)能量守恒原理，則有

(a)濾波電感電流與濾波電容電壓 (b)吸收支路電容電壓

圖4 空載時濾波電感電流、濾波電容電壓、吸收支路電容電壓波形

(1/2)Cr[(ΔUCr＋UCrmin)2－U2Crmin]=

(1/2)CfU2Cfmax－(1/2)LfiLfmax （13）

式中：UCrmin=UiN2/N1。

高頻脈沖直流電壓波占空比擴(kuò)展期間，吸收支路電容Cr對DC/AC逆變橋供電引起的最大電壓降落為

ΔUCr=（ILfmax·ΔD·Ts）/Cr （14）

式中：ILfmax——最大輸出濾波電感電流，通常要求ΔUCr≤5％UCrmin。

5 試驗結(jié)果

設(shè)計實例：輸入電壓Ui=18～32VDC，額定容量750VA，輸出電壓115V，輸出電壓頻率400Hz，開關(guān)頻率fs=80kHz，占空比D=0.34～0.6，擴(kuò)展的占空比ΔD=0.3；變壓器鐵心選用鐵氧體材料R2KBDPM62×49，變壓器原、副邊匝比N1/N2=2/24，磁化電感Lm=48μH。

設(shè)計并研制成功的逆變電源，獲得了優(yōu)良的綜合性能：輸出電壓（115±2）V，輸出電壓頻率（400±0.2）Hz，輸出電壓直流分量小于0.1V，輸出電壓波形的THD0.5％；負(fù)載功率因數(shù)－0.75～0.75，額定負(fù)載時變換效率大于85.5％；110％額定負(fù)載120min，150％額定負(fù)載5min；短路時間5s，短路電流21A，短路故障排除后有自恢復(fù)能力；重量小于4kg；體積265mm×159mm×130mm。

樣機(jī)試驗波形，如圖5所示。試驗結(jié)果表明：高頻脈沖直流環(huán)節(jié)電壓實現(xiàn)了占空比的擴(kuò)展，如圖5（a）所示。逆變橋輸出濾波電感電流iLf在給定電流ig的滯環(huán)寬度內(nèi)變化，如圖5（b）所示。負(fù)載兩端得到的低THD輸出正弦波uo，如圖5（c）所示。

(a) udo波形占空比的擴(kuò)展

(b) 輸出濾波電感電流iLf波形

(c) 輸出電壓uo波形

圖5 樣機(jī)試驗波形

6 結(jié)論

1）首次提出高頻脈沖直流電壓擴(kuò)展的新思路，為提高整機(jī)綜合性能奠定了關(guān)鍵技術(shù)基礎(chǔ)。

2）該逆變電源具有優(yōu)良的綜合性能，處于國內(nèi)領(lǐng)先，國際先進(jìn)水平，已獲國防科技成果二等獎,可以實行技術(shù)轉(zhuǎn)讓。

3）該技術(shù)成果可用來研制數(shù)十VA至10kVA單相或三相27VDC(270VDC)/115V400HzAC(220V50HzAC)逆變電源,非常適用于并聯(lián)場合。