高頻脈寬調制技術在逆變器中的應用

多數情況下，有I₁>I₀，因而一般需t_dead2>t_dead1。

3 ZVS實現的條件及范圍

從以上的工作模式分析可知，由于電容C₁及C₃的存在，S₁及S₃容易實現ZVS關斷；要實現功率管的零電壓開通，必須保證有足夠的能量在其開通之前抽去等效并聯電容上所儲存的電荷，即

L_fi_L²>C_effU_d²＋C_effU_d²=C_effU_d²（13）

在上面的分析中，下管總是容易實現ZVS開通，因為其開通時刻總是在電感電流的瞬時最大值的時刻，即使輕載時電感儲存的能量也可以保證其實現零電壓開通；對于上管來說，則必須在零態續流模式中電感電流瞬時值由正變負，達到一定負向值，才能保證在下管關斷時該電流可以使上管等效并聯電容放電，從而實現其零電壓開通。此種情況實際為在輸出半個周期中，電感電流與輸出電壓同向，即u_o>0，i_L>0的情況；當二者反向即i_L0時，則上下管的情況正好互換，上管容易實現ZVS開通，而下管實現ZVS的條件則同樣在零態續流模式中要保證電感電流瞬時值反向。對輸出電壓負半周，上下管實現ZVS的情況與正半周相同。

濾波電感的取值直接影響ZVS實現的范圍，也影響到電路的效率。考慮到輸出電壓半個周期內電路可以等效為一Buck變換器，由此得濾波電感的最大值需滿足L_fmax≤。電感值大，電感電流瞬時值變化范圍小，ZVS實現的范圍減小，也就是說在較大負載情況下，在半波電感電流峰值附近上管難以實現ZVS開通，從而仍然有較大的開通損耗；電感取值減小，其電流瞬時值脈動變大，則ZVS實現的范圍加大，開通損耗可以減小，但此時由于整個輸出周期內電感上的瞬時電流的高頻脈動很大，因而磁芯的磁滯及渦流損耗增加。所以，電感的取值、ZVS實現的范圍及電路的效率之間需根據具體情況適當折衷。

在實際應用中須做以下說明。

1）如考慮逆變器負載功率因數較大的情況，則u_o，i_L在整個周期大部分時間內為同向，即有t_dead2>t_dead1成立。為充分保證上管軟開關的實現，則可以考慮在下管驅動附加加速關斷措施，如采用電阻二極管網絡，以適當增加下管關斷到上管開通之間的死區時間。

2）由上述可知，由于要保證ZVS的實現，則濾波電感上必然存在較大的電流脈動，因而電感的磁芯損耗比較大，實際應用須選用電阻率高、高頻損耗小的磁芯材料。

3）同理，由于ZVS實現的范圍與電感磁芯損耗的矛盾，在負載范圍較大的情況下，很難折衷得到較好的效果，因此該方式只適用于較小功率的應用場合，而應用于較大功率場合時，則可以考慮用相同功率的模塊并聯。

4 實驗波形和結語

圖4是上下功率管在實現ZVS時的驅動電壓與相應漏源電壓波形。由圖4可以看出，上下管均很好地實現了零電壓開關。

(a)上管

(b)下管

圖4 逆變器功率管驅動（上曲線）與漏源電壓（下曲線）