串联谐振逆变器的调功方法

发布日期：2020-06-24　点击：1152次

  通常逆变器要求功率可调,以满足不同负载的需求,而串联谐振逆变器的调功方式大体可分为两大类直流侧调功和逆变侧调功。

  直流侧调功

  直流侧调功方式是在逆变器的直流侧进行输出功率调节的方式,即通过对逆变环节输入电压值的调节实现对逆变器输出功率的调节。通常有两类直流侧调功方式相控整流调功和直流斩波调功。

1.相控整流调功

  整流电路采用全控或半控器件进行可控整流,如图2-8所示,通过调节触发角得到不同的整流输出直流电压供给逆变环节,从而改变逆变器输出功率。相控整流方式很大的不足是由于触发角直接影响到网侧功率因数,因此采用相控整流调功时会使系统网侧功率因数变低,同时也会给电网带来不同程度的谐波危害。另外,还有采用半控器件时系统调节响应快速性差等缺点。

2.直流斩波调功

  图2-9为直流斩波调功电路拓扑,即在整流与逆变环节之间加入DC/DC变换器,通过调节DC/D变换器的功率器件导通占空比来改变输出电压,从而调节感应加热电源的输出功率,该模式采用不控整流方式,大大降低了系统对电网的干扰,且提高了网侧功率因素但需在主电路增加一级直流调压和滤波电路,大大增加了电源的体积和成本,且斩波主开关器件工作在硬开关状态,开关损耗大,不易在高频及大容量系统中应用。

逆变侧调功

  逆变侧调功即在逆变器侧通过对逆变桥功率器件开通关断的控制改变逆变器输出电压的有效值从而实现对逆变器输出功率的调节。常见的逆变调功方法主要有脉冲频率调制法、脉冲密度调制法、PWM调制法,下面分别进行介绍。采用逆变侧调功方案,其电路如图2-10所示,就可以在直流侧采用不控整流,从而大大提高系统整体网侧功率因数,同时逆变侧功率调节的响应速度比采用直流侧调节要快。

1.频率调制

  从图2-6可以看出串联谐振电路的阻抗频率特性。如果让负载工作在感性状态下,那么负载阻抗将随频率的提高而提高,从而减小输出功率。频率调制的方式简单易行,而且容易实现软开关。但是调节范围有限,如果要求输出功率接近零,就要求开关频率达到无穷大,这显然是不可能的,所以只有在值较高的时候才比较有优势。

2.脉冲密度调制

  就是通过控制脉冲密度,从而控制输出平均功率,来达到控制功率的目的。也就是通过控制加热时间来控制功率。这种控制方法较容易实现,在传统的电阻加热的设备中比较常用。但是由于是间断加热,所以加热效果不好,使加热对象加热不均匀,这种方法较少用。

3.脉冲宽度调制

  该方法通常采用不控整流桥和滤波电路为逆变桥提供稳定的直流输入电压,应用负载频率跟踪技术,使电流过零信号与基准桥臂驱动信号同步,通过调节逆变桥基准桥臂与移相桥臂的驱动信号之间的移相角,尽而改变输出电压脉宽,使得负载输出的正负交替电压之间插入一个零电压区,从而调节输出电压的有效值,实现功率调节。在这种控制方案下电路中的功率开关器件易实现ZVS或ZCS软开关,减少了开关损耗和电磁干扰,同时调功范围宽、速度快、功率因数高、负载适应性好,克服了整流调功和PFM调功的缺点,是目前一种较好的控制方案。而根据输出电压基波和输出电流的相位关系有三种移相调功方式：

（1）容性移相PWM调功方式输出电压基波相位滞后输出电流

（2）谐振移相PWM调功方式输出电压基波与输出电流同相位

（3）感性移相PWM调功方式输出电压基波相位超前输出电流。