軟開關(guān)PFC電路的倍頻感應(yīng)電源的設(shè)計與仿真

　　(6)模式6[t5，t6]：L1電流衰減到0母線電感電流L1通過VD7向C2充電，當(dāng)C2電壓為0后，流過L0的電流經(jīng)VD0流向負(fù)載C0和R0接著回到模式1。

　　1.2 后級倍頻逆變電路

　　倍頻式高頻逆變電源電路如圖1右邊部分所示。在圖中，由VT11～VT41構(gòu)成第一組逆變橋，由VT12～VT42構(gòu)成第二組逆變橋，兩組逆變橋輪流導(dǎo)通1個諧振周期，每個IGBT器件都以額定負(fù)載電流工作。這樣，如果IGBT的允許開關(guān)頻率為f0，則電源的輸出頻率為2f0。

　　分時-移相的控制方法是通過調(diào)節(jié)對角橋臂導(dǎo)通的相位差來調(diào)節(jié)功率。如圖3所示，VT11與VT41之間有一個移相角，滿功率的時候，角度為0，分時-移相調(diào)功就是通過調(diào)節(jié)移相角φ的大小實現(xiàn)功率的改變。

　　2 系統(tǒng)控制策略

　　控制系統(tǒng)主要采用Altera公司的MAXⅡ系列CPLD芯片EPMl270T144C5和TI公司的TMS320LF2407A型DSP。控制環(huán)節(jié)由數(shù)字鎖相環(huán)、PWM控制模塊、分時脈沖控制模塊、DSP移相功率調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)以及DSP-PFC環(huán)節(jié)組成。CPLD鎖相環(huán)模塊跟蹤負(fù)載諧振頻率，同時接收DSP輸出的數(shù)字移相角大小，從而經(jīng)PWM、分時模塊計算輸出8路移相觸發(fā)脈沖。DSP計算負(fù)載輸出功率，與功率設(shè)定值比較，經(jīng)積分分離PI算法輸出移相角度;DSP還要對CCM模式下的軟開關(guān)Boost電路進(jìn)行平均電流控制。此外還要實現(xiàn)設(shè)置、保護(hù)以及顯示等功能。

　　3 仿真與試驗波形

　　基于以上理論分析和系統(tǒng)的硬件與軟件設(shè)計，應(yīng)用Matlab仿真軟件對電路進(jìn)行了仿真。仿真參數(shù)如下：輸入單相220 V，輸入等效阻抗1 mΩ，母線電感6 mH，輸出電容3 300μF，緩沖電感4μH，諧振電阻R為22 Ω，電感為1×10-6，電容為1.15×10-6。在仿真分析的基礎(chǔ)上，對1 kW感應(yīng)電源樣機(jī)進(jìn)行了實驗，表明實驗與仿真結(jié)果基本一致，驗證了理論設(shè)計與系統(tǒng)仿真的正確性。

　　4 結(jié)語

　　通過仿真與試驗結(jié)果可以看到，應(yīng)用軟開關(guān)PFC電路的倍頻感應(yīng)電源，不僅實現(xiàn)了輸入側(cè)單位功率因數(shù)，而且借助于一些緩沖輔助器件，開關(guān)管工作在軟開關(guān)狀態(tài)，損耗大大降低，為逆變模塊輸出穩(wěn)定的直流電壓。該設(shè)計具有較高的實用價值。