一種串聯(lián)諧振逆變器控制方法的探討
對功率調節(jié)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,所需的相移角就可能比φmax大,這樣將會失去ZVS狀態(tài)。為減小βmin,增大φmax,應使環(huán)流能量盡量小,所以,開關頻率應盡可能接近諧振頻率,在保證ZVS條件下,可以通過工作在比諧振頻率略高的頻率級別,即通過使負載工作在感性條件下來解決。
3 控制目標及策略
本系統(tǒng)的控制目標是,調節(jié)輸出功率,并在各種負載條件下保持ZVS。
對功率調節(jié)來講,如果對于各種負載條件下,βmin已知,一種利用開關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現(xiàn)ZVS的控制策略,包含3種簡化控制實現(xiàn)的選擇,即固定β相位控制;固定β時間控制與隨峰值電流補償β時間控制。
最簡單的實現(xiàn)方法是為適合于最壞的負載狀況,即調節(jié)β為一個恒定的相位值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,此時槽路電流最小。給定Pn,Q和βfixed,可通過式(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值意味著開關頻率將緊隨諧振點頻率和較大的Zo。但這將導致大的開通率,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時間的調節(jié)較之固定β相位調節(jié)只是稍稍改善了逆變器的功率因數(shù)。對于固定相位控制來講,α只是比固定時間控制略大。隨著負載參數(shù)的增大,對固定相位控制來講tβ增大,然而對于固定時間控制,tβ和預期一樣保持恒量。因此,固定時間控制對于tβ是理想的,即tβfixed=βfixed/ωn。把歸一化時間轉化為實際的時間時,tβ需要乘以。選擇一個較高的Pn是為了得到更高的歸一化頻率。因為逆變器將進一步地工作在諧振點附近。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時間控制的方式。tβ不再被一個固定的時間值而是由變化的時間策略所控制。在這種實現(xiàn)方式下,隨著Q值的增大,槽路峰值電流Ip會隨之增大。對于更高的峰值電流tβ可能會減小,這個與負載峰值電流有聯(lián)系的β可由式(2)體現(xiàn)。一個控制系統(tǒng)應能實現(xiàn)隨著負載峰值電流的增大而自動減小tβfixed的初始值。控制根據(jù)式(7)來實現(xiàn)。
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,采用峰值電流補償控制,與固定時間或固定相位控制方法相比較,功率因數(shù)有了進一步的提高(α相對?。?p align="center">
圖5 采用不同控制時
4 結語
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的實現(xiàn)方法。通過改變移相角進行輸出功率的調節(jié),改變開關頻率去確保ZVS狀態(tài)。設計者可以依據(jù)負載的不同要求及不同的應用場合采用該控制方法。
評論