高频脉冲交流中移相控制策略详解-EDA365

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高频脉冲交流中移相控制策略详解

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功率开关S5、S6与S1、S4(S7、S8与S2、S3)之间的驱动信号均有相位差θ，在一个开关周期Ts内的共同导通时间为Tcom，见(1)式。由于移相角θ按正弦规律变化，且输出滤波器的前端电压uDC为双极性SPWM波，故称为双极性移相控制。在稳态工作且输出滤波电感电流iLf连续时，一个高频开关周期内可分为四个开关状态，如图6(a)～(d)所示。图6(a)、(d)和图6(b)、(c)可分别用图6(e)、(f)所示等效电路表示，其中r为等效阻抗。

　　图6 双极性移相控制逆变器开关状态电路及等效电路

　　利用等效电路的状态方程可得状态变量的稳态值

　　4 原理试验与仿真

　　4.1 单极性移相控制

　　设计实例：全桥桥式电路拓扑，单极性移相控制策略，输入电压Ui=270V±10% DC，输出电压Uo=115V/400Hz AC，额定容量S=1kVA，开关频率Fs=50kHz，变压器匝比N1/N2=25/20，滤波电感为0.5mH，滤波电容为2uF。

　　图7 单极性移相控制逆变器原理试验波形

　　单极性移相控制逆变器原理试验波形，如图7所示。图7(a)为变压器原边绕组电压uEF波形，变压器电压是高频交流脉冲波;图7(b)为周波变换器功率开关S6B的驱动电压和漏源电压波形，实现了ZVS开关;图7(c)为输出滤波器前端电压波形uDC，是单极性SPWM波;图7(d)为输出电压波形，其有效值为115V，频率为400Hz，波形光滑、失真度低。

4.2 双极性移相控制

　　以全桥全波式电路为例，输入电压Ui=270V±10% DC，输出电压Uo=115V/400Hz AC，额定容量S=1kVA，开关频率Fs=50kHz，变压器匝比N1/N2 =22/22，变压器漏感Ld=5uH，滤波电感为1mH，滤波电容为4.4uF。图8为其仿真波形(iLf>0时，iLf= iA+iB)，从中可见：1、前级逆变桥功率开关实现了ZVS软开关(参看开关S3的驱动信号ugs3和漏源电压uds3);2、后级周波变换器功率开关可实现零电流开通和零电流关断，是ZCS开关(参看开关S5、S7的漏源电流iA、iB和驱动信号ugs5、ugs7)。

　　图8 双极性移相控制逆变器ZVZCS仿真波形

　　图9 双极性移相控制逆变器原理试验波形

　　双极性移相控制高频脉冲交流环节逆变器原理试验波形，如图9所示。可以看出，在输出滤波电感电流过零点，输出波形存在畸变，这是由于周波变换器功率开关的控制信号里加入了电流极性选择信号。

　　6 结论

　　采用单极性移相控制，周波变换器功率器件可以实现ZVS软开关;而采用双极性移相控制时，前级逆变桥可实现ZVS，后级周波变换器可实现ZCS软开关。仿真和实验结果表明了两类控制策略的可行性。

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