雙向電壓源高頻鏈逆變器

雙向電壓源高頻鏈逆變拓撲族如圖4所示,從輸入側逆變級看,推挽式電路適用于低壓輸入變換場合;半橋和全橋電路適用于高壓輸入場合。從輸出側周波變換級看,全波式電路功率開關電壓應力高,功率開關數少,變壓器繞組利用率低,適用于低壓輸出變換場合;全橋式電路功率開關電壓應力低,功率開關數多,變壓器繞組的利用率高,適用于高壓輸出場合。

雙向電壓源高頻鏈逆變器具有雙向功率流,減少了功率變換級數的優(yōu)點,但卻存在一個固有的缺點,即采用傳統PWM技術的輸出周波變換器換流時阻斷了高頻變壓器漏感中連續(xù)的能量,于是導致高頻變壓器和輸出周波變換器之間出現電壓過沖。因此,這類逆變器通常需要采用緩沖電路或有源電壓箝位電路來吸收存儲在漏感中的能量,從而增加了功率器件數和控制電路的復雜
性。同時還要保證高頻變壓器在低頻交流信號的正負半周單極性往復工作中避免變壓器磁芯飽和,確保低頻交流信號被線性傳遞。
針對電壓過沖問題,專家和學者們不斷尋求更好的方法,提出了一些新的控制策略和技術,如換流重疊的單極性、雙極性移相控制技術,它通過控制高頻逆變器和周波變換器的相移來調節(jié)輸出電壓和功率流向,實現周波變換器功率管的自然換流,消除了電壓尖峰;還有將串聯諧振技術和雙向電壓源高頻鏈逆變器相結合的技術。
針對磁芯飽和問題,提出了一些新的電路拓撲,現簡單介紹兩個改進的電路,如圖5所示。圖5(a)中變壓器原邊的兩個正激變換器將高頻單極性SPWM脈沖序列分成兩組驅動脈沖,這兩個正激變換器是由這兩組SPWM驅動脈沖分別控制的,因此最大的工作占空比可以大于0.5,不存在磁芯飽和的問題,且具有較低的電壓應力。而副邊兩個主開關管是由與輸出頻率相同的低頻方波控
制的,因此控制簡單,且易于實現軟開關,能夠降低開關損耗和減少噪聲。同時副邊還增加了兩個能量反饋電路,因此給感性電流提供了通路,避免了電壓過沖的發(fā)牛。圖5(b)實質為共用一個變壓器鐵芯和副邊的兩個單端反激變換器,由它完成對低頻電功率的變壓、隔離、傳遞的任務,但由于當開關管接收控制信號脈沖列導通吋,在低頻調制信號的正半周和負半周內,施加在變壓器繞組上的是同一方向的電壓,變樂器磁芯中的磁通可能將級進地逐漸增加,導致磁芯飽和,造成磁偏或單向磁化,導致低頻電信號放大失真或由于很大的磁化電流而無法正常工作,因此提出了逐個脈沖磁復位技術,就是在每個高頻脈沖之后及時采取措施．使每個高頻脈沖引起的磁通增加都回復到零,從而避免磁芯飽和。