一種單極倍頻電壓型spwm軟開(kāi)關(guān)dcac逆變器的設(shè)計(jì)

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1、一種單極倍頻電壓型SPWM軟開(kāi)關(guān)DC/AC逆變器的設(shè)計(jì)??????劉先剛1，朱忠尼2，鄭鋒3?(1空軍雷達(dá)學(xué)院研究生四隊(duì)，湖北????武漢????430019）?(2空軍雷達(dá)學(xué)院機(jī)電工程系，湖北????武漢????430019）?(393019一種單極倍頻電壓型SPWM軟開(kāi)關(guān)DC/AC逆變器的設(shè)計(jì)??????劉先剛1，朱忠尼2，鄭鋒3?(1空軍雷達(dá)學(xué)院研究生四隊(duì)，湖北????武漢????430019）?(2空軍雷達(dá)學(xué)院機(jī)電工程系，湖北????武漢????430019）?(393019一

2、種單極倍頻電壓型SPWM軟開(kāi)關(guān)DC/AC逆變器的設(shè)計(jì)??????劉先剛1，朱忠尼2，鄭鋒3?(1空軍雷達(dá)學(xué)院研究生四隊(duì)，湖北????武漢????430019）?(2空軍雷達(dá)學(xué)院機(jī)電工程系，湖北????武漢????430019）?(393019一種單極倍頻電壓型SPWM軟開(kāi)關(guān)DC/AC逆變器的設(shè)計(jì)??????劉先剛1，朱忠尼2，鄭鋒3?(1空軍雷達(dá)學(xué)院研究生四隊(duì)，湖北????武漢????430019）?(2空軍雷達(dá)學(xué)院機(jī)電工程系，湖北????武漢????430019）?(393019部隊(duì)

3、，遼寧????大連????116023）?1????引言?????目前，PWM功率變換技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用。對(duì)于工作在硬開(kāi)關(guān)狀態(tài)下的PWM逆變器，由于其開(kāi)關(guān)損耗大，并且產(chǎn)生嚴(yán)重EMI，難以滿足開(kāi)關(guān)電源高頻化、綠色化的要求。為克服硬開(kāi)關(guān)的不足，軟開(kāi)關(guān)技術(shù)得到迅速的發(fā)展，特別是DC/DC變換器移相軟開(kāi)關(guān)技術(shù)已趨于成熟。但對(duì)于DC/AC變換器，由于考慮其輸出波形質(zhì)量等因素，目前，還沒(méi)有真正意義上的軟開(kāi)關(guān)產(chǎn)品出現(xiàn)。雖然也出現(xiàn)過(guò)一些DC/AC變換器拓?fù)浜蛙涢_(kāi)關(guān)控制技術(shù)[1][2][3]，但這些方法還不能真正

4、走向?qū)嵱谩?????文獻(xiàn)[4]介紹了用諧振電路實(shí)現(xiàn)軟開(kāi)關(guān)，是一種比較好的方法，然而這一技術(shù)需要跟蹤電路中的電壓和電流，在電壓和電流過(guò)零處實(shí)現(xiàn)軟開(kāi)關(guān)，這必然使電路變得復(fù)雜。為較好地解決這一難題，文獻(xiàn)[5]介紹了利用電感換流的非諧振軟開(kāi)關(guān)PWM技術(shù)，然而這一技術(shù)只適用于雙極性電壓控制的DC/AC變換器電路。在分析文獻(xiàn)[5]的基礎(chǔ)上，本文設(shè)計(jì)出了一種適用單極倍頻SPWM[6]軟開(kāi)關(guān)DC/AC變換器電路。?2????單極倍頻SPWM軟開(kāi)關(guān)DC/AC變換器主電路?2.1????主電路結(jié)構(gòu)?????圖1所示為

5、新型單極倍頻SPWM軟開(kāi)關(guān)DC/AC逆變器主電路原理圖。圖2為其主要工作波形。該電路在硬開(kāi)關(guān)SPWMDC/AC逆變器的基礎(chǔ)上添加了電容C1，C2，C3，C4，Cr1，Cr2，CE1，CE2電感Lr1，Lr2，其中電容C1=C2=C3=C4，Cr1=Cr2，電感Lr1=Lr2，大容量電解電容CE1=CE2視為恒壓源。這些元件為電路中的4只功率管實(shí)現(xiàn)零電壓開(kāi)關(guān)(ZVS)創(chuàng)造了條件。?.2????軟開(kāi)關(guān)的實(shí)現(xiàn)原理?????單極倍頻SPWM軟開(kāi)關(guān)DC/AC變換器主電路輸出電壓，在正半周只有正脈沖電壓，在負(fù)

6、半周只有負(fù)脈沖電壓。當(dāng)S1及S4同時(shí)開(kāi)通時(shí)主電路輸出正電壓脈沖；，當(dāng)S2及S3同時(shí)開(kāi)通時(shí)主電路輸出負(fù)電壓脈沖。本文以輸出電壓的正半周的一個(gè)開(kāi)關(guān)周期為例進(jìn)行說(shuō)明。?????以下公式中的電壓、電流方向以圖1中的參考方向?yàn)闇?zhǔn)。并假設(shè)負(fù)載電流io連續(xù)。?????1）工作模式1（t0－t1時(shí)間段）?????在這一時(shí)間段中S1及S3導(dǎo)通，S2及S4關(guān)閉，iLr1從電源ED的正極經(jīng)過(guò)S1，Cr1，Lr1，CE2，到ED的負(fù)極并逐漸增大；同時(shí)電容CE1經(jīng)過(guò)S3，Cr2，Lr2繼續(xù)放電，放電電流iLr2繼續(xù)上升，在

7、t1時(shí)刻iLr2達(dá)到最大，即?????iLr2(ωt1)=αIomsinωt1－(1－α2sin2ωt1)（1）?式中：α為調(diào)制比；???????Iom為負(fù)載電流最大值，Iom=ED/RL；?????????????ω=2πfc，fc為載波頻率。?????對(duì)應(yīng)的等效電路拓?fù)湟?jiàn)圖3（a）。?????2）工作模式2（t1－t2時(shí)間段）?????在此時(shí)間段，功率管S1繼續(xù)導(dǎo)通，iLr1繼續(xù)增大。t1時(shí)刻S3關(guān)斷，集電極電流i3從開(kāi)關(guān)管S3轉(zhuǎn)換到緩沖電容C3，為C3充電，C3上的電壓從零開(kāi)始上升，S3實(shí)現(xiàn)

8、零電壓關(guān)斷；同時(shí)，存儲(chǔ)在C4上的能量通過(guò)Cr2，Lr2,CE2回路放電，其等效電路拓?fù)淙鐖D3(b)。從圖可看出，C3充電回路與C4放電回路參數(shù)相同。因此，在t=t2時(shí)刻，vC3=ED，vC4=0。充放電時(shí)間t21為?????t21=t2－t1=（2）?????3）工作模式3（t2－t3時(shí)間段）?????在t=t2時(shí)刻D4導(dǎo)通，為循環(huán)電流iL2的續(xù)流提供通路，vC4被箝位于零，即vC4=0。若在iL2=0之前，S4的觸發(fā)信號(hào)到來(lái)，S4實(shí)現(xiàn)零電壓開(kāi)通。其等效拓?fù)淙鐖D3(c)所示。???