解決高頻脈沖逆變器中電壓過沖和實現(xiàn)變換器軟換流問題

t=t6～t7：t6時刻uDS2及uDS3下降到零,然后，i1經(jīng)VD2及VD3續(xù)流，變壓器原邊漏感能量和交流側能量均回饋到直流電源，如圖3(f)所示。t7時刻，S2及S3零電壓開通。t7時刻以后的半個開關周期工作過程與前半個開關周期相似。

3 仿真與原理試驗

設計實例：全橋全波式電路拓撲，雙極性移相控制策略，額定容量S=1kVA，輸入電壓(直流)Ui=270(1±10％)V，輸出電壓(交流)Uo=115V，輸出電壓頻率fo=400Hz，負載功率因數(shù)－0.75～0.75，開關頻率fs=50kHz，匝比N1/N2=22/22，濾波電感Lf=1mH，濾波電容Cf=4.7μF/250V。

3.1 仿真結果與討論

不同輸入電壓、不同負載時的穩(wěn)態(tài)仿真波形，如圖4所示。圖4(e)中，uGS1、uGS2、uGE5、uGE7分別為功率開關S1、S2、S5、S7的驅動信號。濾波器前端電壓uDC為三電平雙極性SPWM波；功率開關S1～S4實現(xiàn)了ZVS，功率開關S5～S8實現(xiàn)了ZCS；逆變器具有良好的負載適應能力和穩(wěn)壓性能。仿真結果與理論分析一致。

3.2 試驗結果與討論

1kVADC270V/AC115V400Hz雙極性移相控制高頻脈沖交流環(huán)節(jié)逆變器由功率電路、控制電路、機內輔助電源3大部分構成。控制電路主要由基準正弦波電路、誤差放大電路、電感電流極性判斷電路、控制信號產(chǎn)生電路(2片UC3879移相控制芯片)和驅動電路等組成。開關S1～S4選用IRFP460MOSFET(20A/500V)，開關S5～S8選用HGTG10N120BNDIGBT(35A/1200V)，驅動電路選用A3120芯片。

原理試驗波形如圖5所示。在輸出濾波電感電流過零點附近，輸出電壓波形存在畸變，這是由周波變換器引入了電流極性選擇信號所導致。試驗結果證實了這類逆變器的可行性。

1)高頻脈沖交流環(huán)節(jié)逆變器拓撲族，包括推挽全波式等6種電路。

2)借助周波變換器換流重疊和輸出濾波電感電流極性選擇，雙極性移相控制策略實現(xiàn)了變壓器漏感能量和濾波電感電流的自然換流，解決了固有的電壓過沖和環(huán)流現(xiàn)象，實現(xiàn)了逆變橋ZVS開關和周波變換器ZCS開關。

3)仿真與原理試驗結果均證實了這種移相控制策略的可行性和理論分析的正確性。