經(jīng)實(shí)踐結(jié)果證明串聯(lián)諧振電容分壓輸出逆變電路是良好的軟開關(guān)逆變器。今天合眾電氣就主要從半橋串聯(lián)諧振電路設(shè)計(jì)指標(biāo)一參數(shù)設(shè)計(jì)來介紹半橋串聯(lián)諧振電路設(shè)計(jì)。

1. 半橋串聯(lián)諧振電路設(shè)計(jì)指標(biāo)

輸入直流電壓 : 200 V ;開關(guān)頻率為 : 30 kH z ;輸出交流電壓 : 110 V ;輸入電流 TH D : 額定負(fù)載時(shí) <10 %;輸出電壓穩(wěn)壓精度 : ±1 %;輸出電壓 TH D : 總諧波畸變率不超過 5 %,單次諧波畸變率不超過 3 %;頻率穩(wěn)定精度 : ±1 %。

2. 半橋串聯(lián)諧振電路參數(shù)設(shè)計(jì)

圖2所示半橋電路,工作過程很復(fù)雜 ,難于從數(shù)學(xué)上進(jìn)行推導(dǎo) ,因此把它等效變換成圖4所示。

圖4中 , Lr、Cs、Cp組成串聯(lián)諧振電路 , 等效負(fù)載與 Cp 并聯(lián) 。其中串并聯(lián)諧振電感和電容的選取方案為 : Cs =C1 , Cp =C2 , Lr =L 。Uo為負(fù)載兩端的電壓,AB兩點(diǎn)電壓為一個(gè)幅值為1/2 U in的交流方波電壓 。

其中 n =1 , 3 , 5 , …, 2k - 1 , UAB1為基波有效值 。令

式中 ,

式中 , fs為開關(guān)頻率;fr為諧振頻率 。

則輸出電壓各次諧波的有效值可以表示為

輸入電壓有效值為 :

輸出電壓有效值為

根據(jù)文獻(xiàn)的分析 , 諧振參數(shù)選擇的一般原則是 :

(1)為了獲得近似無差的調(diào)節(jié)特性 ,取 k =2 ;(2)為了減小諧振元件體積 ,降低開關(guān)器件的電流額定值 ,應(yīng)選擇 f * <1 ,且 f *應(yīng)盡可能的小 , 以使負(fù)載變動(dòng)時(shí)輸出超調(diào)減小 , 但當(dāng) f * <0. 7 時(shí) , 不能滿足TH D 小于 5 %, 所以選擇 f * =0. 72比較合適 , 然后根據(jù)開關(guān)頻率 f s 來確定諧振頻率 f r ;(3)為減小超調(diào) , Q 應(yīng)小于0. 5 ; 為提高 p , Q 應(yīng)該大一些 ,綜合考慮后取 Q =0. 4 ;(4)求 f * , Q , k 值 ,根據(jù)公式(2) ～ (4) , 計(jì)算得到諧振元件參數(shù) : L r =L3 =76 μ H , C =0. 19 μ(2)F ,取 Cs =C1 =0. 6 μ F , Cp =C2 =0. 3 μ F 。(5)根據(jù)仿真數(shù)據(jù)選擇開關(guān)管 ,通過開關(guān)管的最大

電流有效值為7. 2 A , 開關(guān)管承受的峰值電壓為USmax =3. 55 ×100 =355 V , 因此選用額定電壓為500 V ,額定電流為 20 A 的 MOS 管 IRFP460 ,其內(nèi)部附帶有快恢復(fù)二極管 。