全橋高頻鏈逆變電源的混合控制策略

系統控制核心為TMS320F2407型D SP，采用電壓瞬時反饋控制，只用一個事件管理器可以實現驅動信號的產生，定時器的工作模式為增減計數，即載波Ut為對稱三角波，載波頻率和高頻鏈逆變器的開關頻率一致，通過正確設置相關寄存器，即可以產生高頻SPWM信號來驅動高頻變壓器前端逆變電路[8]。而周波變換器的驅動信號是由高頻SPWM信號和輸出電壓與電流的過零比較輸出信號進行邏輯組合得到。圖4為周波變換器驅動信號邏輯組合產生原理。其中輸出電壓經過過零比較得到SP，與輸出電流進行邏輯組合得到SF。再經過一系列邏輯運算得到周波變換器最終的驅動波形。

圖4 周波變換器驅動信號邏輯組合

4 仿真與實驗結果

在上述理論分析研究基礎上，應用MATLAB仿真軟件對上述所做的理論分析及控制策略的研究進行了仿真。同時，為了驗證混合控制策略對全橋高頻鏈逆變電路的可行性及效果，制作了一個原理樣機，主要參數如下：輸入直流電壓為40V~60V，輸出電壓為220Vac的正弦交流電，輸出額定容量為200VA。S1~S4采用MOSFET，型號為IXTQ60N20T；S5、S6采用MOSFET，型號為IXFX24N120Q2。高頻變壓器的磁芯為ETD49，材質為PC40，初級繞組為8匝，由兩股線徑為0.8mm的漆包線并繞，次級為90匝，由線徑為0.5mm的漆包線繞制。輸出電容選擇4µF的CBB電容。

圖5為周波變換器開關管的驅動波形，由仿真結果可知，當輸出電壓U0和電流I0極性相同時，開關管S5、S6均處于工頻開關狀態。如果負載為感性負載，輸出電流 滯后于輸出電壓U0，且其中輸出電壓U0為正，輸出電流I0為負時，S5常通，S6高頻斬波，實現能量回饋；當輸出電壓U0為負，輸出電流I0為正時，S6常通，S5高頻斬波，實現能量回饋。當負載為容性負載時，輸出電流I0超前于輸出電壓U0，且其中輸出電壓U0為負，輸出電流I0為正時，S6常通，S5高頻斬波，實現能量回饋；輸出電壓U0為正，輸出電流I0為負時，S5常通，S6高頻斬波，實現能量回饋。證明周波變換器通過邏輯混合控制可以實現其開關管的驅動脈沖為低頻和高頻脈沖的混合，逆變器能量可以雙向流動。

在0.15S時逆變器輸出所帶負載突然發生變化，此情況下輸出電壓U0與輸出電流I0的變化情況如圖6所示。由圖6可以看出系統負載突然發生變化時，輸出電壓基本不發生變化，實時跟蹤給定電壓。圖7為給定電壓與實際輸出電壓的正半周比較圖。由圖7可以看出實際輸出電壓始終跟蹤給定電壓上下波動，且波動范圍較小。圖6和圖7說明采用電壓瞬時反饋的控制算法，可以使系統具有較快的響應特性與較好的穩定性。由圖8可以看出輸出電壓THD為0.82%，諧波含量較少。圖9為接阻性與容性負載時，系統輸出電壓與電流實驗波形圖。

（a）感性負載

（b）容性負載

圖5 周波變換器開關管驅動波形仿真圖