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控制简单的节能型单相全桥逆变器.docx
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控制简单的节能型单相全桥逆变器.docx
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1 引言
目前,现代电力电子变流技术正朝着高性能、高频化、大容量的方向发展.
逆变器高频化可以大大减少逆变器中磁性元件体积和重量.但是,随着开关器
件的开关频率不断提高,开关损耗和电磁干扰噪音会显著增大,逆变器的转换
效率会因为开关损耗的增大而降低.软开关谐振变流技术通过添加必要的辅助
谐振单元而使开关元件取得零电压或者零电流软切换,进而降低开关损耗,减
小电磁干扰、抑制谐波污染,提高逆变效率,使逆变装置具有更优的性能指标
[ 1]
.
辅助谐振电路接在逆变器桥臂中点和直流母线之间的是谐振极逆变器,研
究人员已经设计了多种单相全桥谐振极逆变器拓扑结构
[ 2, 5]
,但是仍存在不
足之处.例如文献[3]中的辅助电路含有 4 个辅助开关,辅助开关的数量较多
会导致辅助电路硬件成本较高且控制复杂,影响逆变器的可靠性和实用性;文
献[4,5]中的辅助电路进入谐振状态之前,需要使流过谐振电感的电流达到
设定值,使控制复杂化.
本文提出了一种新型单相全桥软开关逆变器,相比于相关文献提出的同类
型逆变器,具有以下优势:(1)逆变器采用简单的受限单极式正弦脉宽调制
方法,在每个开关周期内,仅需改变 1 个主开关和 1 个辅助开关的触发脉冲,
无需通过配置电感电流阈值来控制辅助开关,实现了逆变器控制简单化;(2)
辅助电路结构简单,仅含有 1 个辅助开关和少量无源器件,无大体积的变压器
和分压电容,有利于降低辅助电路硬件成本和改善逆变器的可靠性.文中分析
了电路在一个开关周期内的工作流程,在额定功率为 2kW 的实验样机上验证
了该单相全桥软开关逆变器的性能.
2 电路工作过程分析
2.1 电路结 构
图 1 给出了一种控制简单的节能型单相全桥逆变器电路拓扑,由直流电源
U
d
,辅助谐振电路和单相全桥逆变电路组成,其中辅助谐振电路由 2 个谐振电
感 L
r
、L
s
,3 个谐振电容 C
r
、C
s1
和 C
s2
,1 个辅助开关 S
a
及其反并联二极管 D
Sa
和辅助二极管 D
s0
~D
s5
组成.全桥逆变电路是由主开关 S
1
~S
4
及其反并联二极管
D
1
~D
4
、负载电感 L 和负载电感 R 组成.
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