利用分時一相位控制串聯諧振逆變器的研究與應用

初始條件：uC=-Ucm，i=0

式中：UD為逆變器輸入電壓；R為負載回路等效電阻；L為負載等效電感；i為負載回路電流。

解該微分方程得：

(2)tl一t2：t1時刻，UC=UC1，i=i1。Q1a，Q4a在零電壓(ZVS)下關斷。負載諧振電流i為正，其等效電路如圖3(c)所示。電感L和C，C1～C4共同諧振；C3，C2放電;C1，C4充電。列出負載回路的電壓微分方程為：

式中：Ca=C+C1。

初始條件：UC=UC1，i=i1

解該微分方程得：

當t=t2時，UC=UC2，i=i2。C2，C3上的電壓放到零，D2a,D3a導通。(3)t2-t3：t2時刻，D1a，D4a在電容C1～C4的作用下零電壓導通，負載諧振電流i為正且向C1反充電。其等效電路如圖3(d)所示。列出負載回路的電壓微分方程為：

逆變器t4～t6時刻，Q2a和Q3a動作，其工作過程類似于t1～t3。接下來后三組開關管分時工作，工作過程同第一組。通過分析可知，分時一相位復合控制方式可以方便的提高輸出頻率和調節輸出功率，提高了整機的效率。同時實現了開關管的軟開關，有效降低了開關損耗。仿真及分析

利用上述分時一相位復合控制策略對全橋IGBT逆變器主電路進行Pspice仿真分析，對新型控制策略的正確性與可行性進行了驗證。仿真時，逆變器負載等效為變壓器一次側R，L，C諧振槽路。設逆變器動態過程仿真條件為：輸入直流電壓UD=180 V，負載等效電阻R=3.5 Ω，開關管頻率為f0=100 kHz，輸出頻率f=400 kHz，等效諧振電感L=20 μH，等效諧振電容C=0.075μF，對開關管的驅動波形和負載的電壓電流波形進行了仿真。得出如下波形(見圖4，圖5)，其中圖4為上下橋臂IGBT 的驅動仿真波形，圖5(a)和圖5(b)分別為ψ=0°和ψ=25°時負載電壓電流的仿真波形，由于一開始啟動時電流波形不明顯，故截取后段時間的仿真波形。從圖中可以看出，仿真結果與理論分析相符合。從圖5(a)和圖5(b)波形可知，串聯諧振型逆變器的輸出負載電壓波形近似為方波，負載電流波形接近于正弦波，可知電路工作于諧振頻率附近，在此方法下逆變器能夠基本滿足較大范圍內的功率調節。

結語