双向电压源高频链逆变器

    双向电压源高频链逆变拓扑族如图4所示,从输入侧逆变级看,推挽式电路适用于低压输入变换场合;半桥和全桥电路适用于高压输入场合。从输出侧周波变换级看,全波式电路功率开关电压应力高,功率开关数少,变压器绕组利用率低,适用于低压输出变换场合;全桥式电路功率开关电压应力低,功率开关数多,变压器绕组的利用率高,适用于高压输出场合。

    双向电压源高频链逆变器具有双向功率流,减少了功率变换级数的优点,但却存在一个固有的缺点,即采用传统PWM技术的输出周波变换器换流时阻断了高频变压器漏感中连续的能量,于是导致高频变压器和输出周波变换器之间出现电压过冲。因此,这类逆变器通常需要采用缓冲电路或有源电压箝位电路来吸收存储在漏感中的能量,从而增加了功率器件数和控制电路的复杂
性。同时还要保证高频变压器在低频交流信号的正负半周单极性往复工作中避免变压器磁芯饱和,确保低频交流信号被线性传递。
    针对电压过冲问题,专家和学者们不断寻求更好的方法,提出了一些新的控制策略和技术,如换流重叠的单极性、双极性移相控制技术,它通过控制高频逆变器和周波变换器的相移来调节输出电压和功率流向,实现周波变换器功率管的自然换流,消除了电压尖峰;还有将串联谐振技术和双向电压源高频链逆变器相结合的技术。
    针对磁芯饱和问题,提出了一些新的电路拓扑,现简单介绍两个改进的电路,如图5所示。图5(a)中变压器原边的两个正激变换器将高频单极性SPWM脉冲序列分成两组驱动脉冲,这两个正激变换器是由这两组SPWM驱动脉冲分别控制的,因此最大的工作占空比可以大于0.5,不存在磁芯饱和的问题,且具有较低的电压应力。而副边两个主开关管是由与输出频率相同的低频方波控
制的,因此控制简单,且易于实现软开关,能够降低开关损耗和减少噪声。同时副边还增加了两个能量反馈电路,因此给感性电流提供了通路,避免了电压过冲的发牛。图5(b)实质为共用一个变压器铁芯和副边的两个单端反激变换器,由它完成对低频电功率的变压、隔离、传递的任务,但由于当开关管接收控制信号脉冲列导通吋,在低频调制信号的正半周和负半周内,施加在变压器绕组上的是同一方向的电压,变乐器磁芯中的磁通可能将级进地逐渐增加,导致磁芯饱和,造成磁偏或单向磁化,导致低频电信号放大失真或由于很大的磁化电流而无法正常工作,因此提出了逐个脉冲磁复位技术,就是在每个高频脉冲之后及时采取措施．使每个高频脉冲引起的磁通增加都回复到零,从而避免磁芯饱和。