經(jīng)實(shí)踐結果證明串聯(lián)諧振電容分壓輸出逆變電路是良好的軟開(kāi)關(guān)逆變器。今天合眾電氣就主要從半橋串聯(lián)諧振電路設計指標一參數設計來(lái)介紹半橋串聯(lián)諧振電路設計。

1. 半橋串聯(lián)諧振電路設計指標

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

2. 半橋串聯(lián)諧振電路參數設計

圖2所示半橋電路,工作過(guò)程很復雜 ,難于從數學(xué)上進(jìn)行推導 ,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(kāi)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

根據文獻的分析 , 諧振參數選擇的一般原則是 :

(1)為了獲得近似無(wú)差的調節特性 ,取 k =2 ;(2)為了減小諧振元件體積 ,降低開(kāi)關(guān)器件的電流額定值 ,應選擇 f * <1 ,且 f *應盡可能的小 , 以使負載變動(dòng)時(shí)輸出超調減小 , 但當 f * <0. 7 時(shí) , 不能滿(mǎn)足TH D 小于 5 %, 所以選擇 f * =0. 72比較合適 , 然后根據開(kāi)關(guān)頻率 f s 來(lái)確定諧振頻率 f r ;(3)為減小超調 , Q 應小于0. 5 ; 為提高 p , Q 應該大一些 ,綜合考慮后取 Q =0. 4 ;(4)求 f * , Q , k 值 ,根據公式(2) ～ (4) , 計算得到諧振元件參數 : 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)根據仿真數據選擇開(kāi)關(guān)管 ,通過(guò)開(kāi)關(guān)管的最大

電流有效值為7. 2 A , 開(kāi)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 ,其內部附帶有快恢復二極管 。