负载谐振型高频逆变器环流抑制技术

　　O引言

　　负载谐振型软开关逆变技术及功能电路由于其低功耗、简单可靠等优点，已广泛应用于大功率电源及电能变换装置中〔1〕。

　　在负载谐振型高频逆变器中，通常采用电压瞬时值反馈调节方法对开关管进行控制，即通过模拟电路检测谐振电容电压过零点作为功率器件软开关条件。该方法对由死区等因素所引起的输出电压失真有很好的校正作用川。然而，研究发现，在某些情况下，谐振电容电压波形在过零点有明显畸变。分析表明，这种畸变是由于开关管关断延时导致开关管在非零点切换产生环流引起的。环流的存在导致了开关管损耗增大、EMI增强，严重影响了系统的稳定性和传输效率。环流过大时会损坏开关管，使系统不能正常工作。

　　本文系统地分析了环流产生的机理，提出采取频率跟踪和相位补偿双重调节法抑制环流。通过实时检测谐振频率和环流持续时间，得到开关频率和关断延时，据此调节开关管控制信号的频率和相位，以保证开关管在谐振电容电压过零点切换。理论分析及仿真表明，该方法对负载谐振型高频逆变器环流有较好的抑制效果。

　　1环流产生机理分析

　　目前应用较广泛的负载谐振型高频逆变器主要有两种拓扑结构:推挽式逆变器和全桥逆变器。推挽式逆变器的驱动及控制电路简单，开关管损耗较小，但主变压器原边利用率低，带感性负载的能力较差，主要用于中小功率场合;全桥逆变器克服了推挽式逆变器的缺点，其效率和功率密度高，主要用于大功率场合川。这两种逆变器工作过程相似且都有环流问题存在川。本文以负载并联谐振型全桥逆变器为例(如图1所示)，分析环流产生机理。

　　如果成对开关管交替导通1800并在谐振电容电压过零点切换，逆变电路输出标准的正弦电压。然而，实验发现，谐振电容电压波形并不是标准的正弦波，在过零点有明显畸变，如图2所示。

　　这种畸变是由于在谐振电容电压过零时，开关管对没有及时关断，电感L，在自身感应电势作用下产生了附加电流。这个电流只在L，和开关管之间流动，将其称之为环流。环流通路的阻抗很小(只有开关管的内阻)，即便是很小的环流电压，也会产生较大的环流(约为正常工作电流的7~8倍).环流的存在会造成很大的开关损耗，严重时会损坏开关管，导致系统无法工作。

　　2环流抑制方法

　　由上面的分析可知，环流是由于开关管的关断延时使开关管在谐振电容电压非零点切换引起的。因此，解决关断延时是抑制环流的关键。