詳解串聯(lián)諧振單相全橋逆變器常用的控制方法

脈寬加頻率調制方法

針對上述控制方法的優(yōu)缺點(diǎn)，一些復合型控制方法的研究日益引起重視，脈寬加頻率調制方法就是一種較好的控制方法。

在一般的逆變器中，常用的移相PWM方法的工作頻率是固定的，不需考慮負載在不同工作頻率下的特性。而在串聯(lián)諧振感應加熱電源中使用移相PWM方法時(shí)，則要求其工作頻率必須始終跟蹤負載的諧振頻率，通常使某一橋臂的驅動(dòng)脈沖信號與輸出電流的相位保持一致，而另外一個(gè)橋臂的驅動(dòng)脈沖信號與輸出電流的相位則可以調節。圖4和圖5中，S1和S4驅動(dòng)信號互補，S2和S3驅動(dòng)脈沖信號互補，S1驅動(dòng)信號相位與負載電流的相位保持相同，而S3的驅動(dòng)脈沖與S1的驅動(dòng)脈沖信號之間的相位差β在0°～180°范圍內可調，調節β就可以調節輸出電壓的占空比，即調節輸出功率。

根據輸出電壓和輸出電流的不同相位關(guān)系，有2種PWM調節方式：升頻式PWM和降頻式PWM.

圖4升頻式PWM

圖5降頻式PWM

1、升頻式

在圖4中，為保證滯后臂（S1，S4）觸發(fā)信號前沿同電流信號同相，角頻率須根據移相角β的大小改變。即在通過(guò)調節移相角β調節功率的同時(shí)改變頻率f.在β調節過(guò)程中，在增大輸出脈沖寬度的同時(shí)，將引起輸出電壓相對于輸出電流的相位不斷減小并滯后于輸出電流，這說(shuō)明輸出頻率也在不斷升高，因此稱(chēng)這種調制方式為升頻式PWM.這時(shí)S1、S4管各導通180°，已經(jīng)實(shí)現ZCS.超前臂S2，S3在大電流下開(kāi)通，D2，D3在大電流下關(guān)斷因而有反向恢服。通過(guò)在S2、S3臂上串聯(lián)電感也可實(shí)現ZCS.，這種方法適用于有關(guān)斷尾部電流、關(guān)斷損耗占主導的雙極型器件，如IGBT，SIT，MCT等。同時(shí)應注意電路布局減小分布電感，以減小二極管反向恢復帶來(lái)的電壓尖峰。

輸出功率為P=cos4

2、降頻式

在圖5中，調節β在增大輸出脈沖寬度的同時(shí)，將引起輸出電壓相對于輸出電流的相位不斷減小，使相位差減小，這說(shuō)明輸出頻率在不斷降低，因此稱(chēng)這種方式為降頻式PWM.

在這種方式下，二極管D2，D3均自然過(guò)零關(guān)斷，D1，D4不導通，沒(méi)有二極管反向恢復所帶來(lái)的問(wèn)題。S1、S4在零電流下開(kāi)關(guān)（ZCS），S2、S3在大電流下關(guān)斷。通過(guò)在S2、S3上并聯(lián)電容即可實(shí)現ZVS.這種方法適和高頻電源和內建反并聯(lián)二極管反向恢復問(wèn)題比較嚴重的器件，如MOSFET等?？杀苊舛O管反向恢復所帶來(lái)的電流尖峰和器件的損耗增加。

為保證超前臂觸發(fā)信號前沿同電流信號同相，角頻率為ω0=

輸出功率為P=cos4

由以上分析可知，無(wú)論是升頻式PWM，還是降頻式PWM，兩者有一個(gè)共同的特點(diǎn)，即在調節輸出電壓脈寬的同時(shí)，也改變了負載的工作頻率。故稱(chēng)之為脈寬加頻率調制方法。

結語(yǔ)

本文較詳細地討論了常用的串聯(lián)諧振單相全橋逆變器的功率和頻率控制方法，以及各種方法的優(yōu)缺點(diǎn)，同時(shí)對脈寬加頻率調制的方法進(jìn)行了較深入的討論，設計者可以根據負載的不同要求及不同的應用場(chǎng)合采用不同的控制方法。