利用分时一相位控制串联谐振逆变器的研究与应用

初始条件：uC=-Ucm，i=0

式中：UD为逆变器输入电压；R为负载回路等效电阻；L为负载等效电感；i为负载回路电流。

解该微分方程得：

(2)tl一t2：t1时刻，UC=UC1，i=i1。Q1a，Q4a在零电压(ZVS)下关断。负载谐振电流i为正，其等效电路如图3(c)所示。电感L和C，C1～C4共同谐振；C3，C2放电;C1，C4充电。列出负载回路的电压微分方程为：

式中：Ca=C+C1。

初始条件：UC=UC1，i=i1

解该微分方程得：

当t=t2时，UC=UC2，i=i2。C2，C3上的电压放到零，D2a,D3a导通。(3)t2-t3：t2时刻，D1a，D4a在电容C1～C4的作用下零电压导通，负载谐振电流i为正且向C1反充电。其等效电路如图3(d)所示。列出负载回路的电压微分方程为：

逆变器t4～t6时刻，Q2a和Q3a动作，其工作过程类似于t1～t3。接下来后三组开关管分时工作，工作过程同第一组。通过分析可知，分时一相位复合控制方式可以方便的提高输出频率和调节输出功率，提高了整机的效率。同时实现了开关管的软开关，有效降低了开关损耗。仿真及分析

利用上述分时一相位复合控制策略对全桥IGBT逆变器主电路进行Pspice仿真分析，对新型控制策略的正确性与可行性进行了验证。仿真时，逆变器负载等效为变压器一次侧R，L，C谐振槽路。设逆变器动态过程仿真条件为：输入直流电压UD=180 V，负载等效电阻R=3.5 Ω，开关管频率为f0=100 kHz，输出频率f=400 kHz，等效谐振电感L=20 μH，等效谐振电容C=0.075μF，对开关管的驱动波形和负载的电压电流波形进行了仿真。得出如下波形(见图4，图5)，其中图4为上下桥臂IGBT 的驱动仿真波形，图5(a)和图5(b)分别为ψ=0°和ψ=25°时负载电压电流的仿真波形，由于一开始启动时电流波形不明显，故截取后段时间的仿真波形。从图中可以看出，仿真结果与理论分析相符合。从图5(a)和图5(b)波形可知，串联谐振型逆变器的输出负载电压波形近似为方波，负载电流波形接近于正弦波，可知电路工作于谐振频率附近，在此方法下逆变器能够基本满足较大范围内的功率调节。

结语