一種串聯(lián)諧振逆變器控制方法的探討

對功率調節而言，Q值的大小與所允許的最大相移大小相對應。倘若期望的輸出功率由給定的功率要求所限定，為保證功率的恒定，在低Q值下工作時(shí)，所需的相移角就可能比φmax大，這樣將會(huì )失去ZVS狀態(tài)。為減小βmin，增大φmax，應使環(huán)流能量盡量小，所以，開(kāi)關(guān)頻率應盡可能接近諧振頻率，在保證ZVS條件下，可以通過(guò)工作在比諧振頻率略高的頻率級別，即通過(guò)使負載工作在感性條件下來(lái)解決。

3 控制目標及策略

本系統的控制目標是，調節輸出功率，并在各種負載條件下保持ZVS。

對功率調節來(lái)講，如果對于各種負載條件下，βmin已知，一種利用開(kāi)關(guān)頻率和移相的調功方法可以用式（1）、式（2）、式（3）和式（6）迭代后獲得。因此，本文提出了一種確保在各種負載條件下實(shí)現ZVS的控制策略，包含3種簡(jiǎn)化控制實(shí)現的選擇，即固定β相位控制；固定β時(shí)間控制與隨峰值電流補償β時(shí)間控制。

最簡(jiǎn)單的實(shí)現方法是為適合于最壞的負載狀況，即調節β為一個(gè)恒定的相位值βfixed。βfixed是保證ZVS狀況下，對負載變化范圍中所需要的βmin的最大值，它可以通過(guò)式（2）獲得。在保證ZVS的最低Q值處將產(chǎn)生βmin的最大值，因為，此時(shí)槽路電流最小。給定Pn，Q和βfixed，可通過(guò)式（1）、式（3）和式（6）迭代獲得ωn和φ。所選擇的Pn值應當是對于負載變化范圍中的最大值，從而減小環(huán)流能量損失。較大的Pn值意味著(zhù)開(kāi)關(guān)頻率將緊隨諧振點(diǎn)頻率和較大的Zo。但這將導致大的開(kāi)通率，并減小了次級電容峰值電壓，從而允許低電壓等級的次級電容的應用。

分析表明，固定β時(shí)間的調節較之固定β相位調節只是稍稍改善了逆變器的功率因數。對于固定相位控制來(lái)講，α只是比固定時(shí)間控制略大。隨著(zhù)負載參數的增大，對固定相位控制來(lái)講tβ增大，然而對于固定時(shí)間控制，tβ和預期一樣保持恒量。因此，固定時(shí)間控制對于tβ是理想的，即tβfixed=βfixed/ωn。把歸一化時(shí)間轉化為實(shí)際的時(shí)間時(shí)，tβ需要乘以。選擇一個(gè)較高的Pn是為了得到更高的歸一化頻率。因為逆變器將進(jìn)一步地工作在諧振點(diǎn)附近。在這種狀態(tài)下的控制策略將確保ZVS。

在此，我們選擇隨峰值電流補償β時(shí)間控制的方式。tβ不再被一個(gè)固定的時(shí)間值而是由變化的時(shí)間策略所控制。在這種實(shí)現方式下，隨著(zhù)Q值的增大，槽路峰值電流Ip會(huì )隨之增大。對于更高的峰值電流tβ可能會(huì )減小，這個(gè)與負載峰值電流有聯(lián)系的β可由式（2）體現。一個(gè)控制系統應能實(shí)現隨著(zhù)負載峰值電流的增大而自動(dòng)減小tβfixed的初始值?？刂聘鶕剑?）來(lái)實(shí)現。

tβ=tβfixed－KIp（7）

式中：Ip為峰值電流；

K為最理想增益。

圖5表示，當固定Q值時(shí)，采用峰值電流補償控制，與固定時(shí)間或固定相位控制方法相比較，功率因數有了進(jìn)一步的提高（α相對?。?。

圖5 采用不同控制時(shí)

4 結語(yǔ)

本文闡明了一種控制策略，提出了在各種負載條件下獲得ZVS的實(shí)現方法。通過(guò)改變移相角進(jìn)行輸出功率的調節，改變開(kāi)關(guān)頻率去確保ZVS狀態(tài)。設計者可以依據負載的不同要求及不同的應用場(chǎng)合采用該控制方法。