高頻脈沖交流中移相控制策略詳解一

　　圖3　單極性移相控制原理

　　以全橋全波式高頻脈沖交流環節逆變器為例，其單極性移相控制原理，如圖3所示。高頻逆變器將輸入電壓Ui調制成雙極性三態電壓波uEF，周波變換器將此電壓波解調為單極性SPWM波uDC，經輸出濾波后得到正弦電壓uo，周波變換器功率開關在uEF為零期間進行ZVS換流。逆變器右橋臂相對左橋臂存在移相角θ，而且輸出濾波器前端電壓uDC為單極性SPWM波，故為單極性移相控制。S1與S4、S2與S3之間在一個開關周期Ts內的共同導通時間為

　　Tcom=Ts(180o-θ)/ (2×180o )　　　　　　　　　　　　　(1)

　　當輸入電壓Ui降低或負載變大時，導致輸出電壓uo降低，閉環反饋控制使得移相角θ減小、共同導通時間Tcom增大，從而使得輸出電壓增大。因此，調節移相角θ可實現輸出電壓的穩定。

實現單極性移相控制的具體方案為：1、將輸出電壓反饋信號uof與正弦基準電壓uref比較放大后得到電壓誤差放大信號ue1，ue1與載波uc比較后得到信號k1，k1下降沿二分頻、反相互補后分別得到功率開關S1、S3的驅動信號;2、將ue1反極性信號ue2與載波uc比較后得到信號k2，k2下降沿二分頻、反相互補后分別得到功率開關S2、S4的驅動信號;3、將載波uc下降沿二分頻、反相互補后分別得到功率開關S5(S6)、S7(S8)的驅動信號。

　　在逆變器穩態工作且輸出濾波電感電流iLf連續時，一個高頻開關周期Ts內可分為六個開關狀態(以uDC>0時為例)，如圖4(a)～(f)所示。圖4(a)、(b) 、(d)、(e)和圖4 (c)、(f)可分別用圖4(g)、(h)所示等效電路表示，其中r為包括變壓器漏阻抗、功率開關通態電阻、濾波電感寄生電阻等在內的等效阻抗。

　　圖4 單極性移相控制逆變器開關狀態電路及等效電路

　　由于開關頻率Fs遠大于輸出LC濾波器的截止頻率和輸出電壓頻率，在一個開關周期內輸出電壓uo可看成恒定量。圖4(g)所示等效電路的狀態方程為

　　3 雙極性移相控制原理