电压型逆变器高压串联谐振技术研究

摘要：介绍了高压串联谐振技术的原理与应用，分析了利用4046锁相控制逆变器的结构和启动电路，同时对高压变压器寄生漏感与负载串联谐振原理作了介绍。15kVA样机测试结果表明，用该方法可以得到满意的输出波形，实现高功率因素。

关键词：高频高压；串联谐振；锁相环

图1系统结构

1引言

串联谐振技术应用在感应加热、逆变焊机等高频逆变器中，能实现主开关管的ZCS或ZVS，有效提高功率因素，实现大功率输出。本文介绍一种高频高压串联谐振技术，它将三相市电经整流与逆变后输出中压方波，升压变压器将逆变器的输出提升到一定电压再利用变压器的漏感与负载串联谐振，达到所要求的负载电压。此技术应用前景广阔，在臭氧发生器、材料表面处理及污水净化中都有应用。

2系统结构及工作原理

图1给出了高压串联谐振电源系统框图。本电源是为材料表面处理设备研制的。它包括：三相AC／DC变换器、电压型半桥串联谐振逆变器、超音频升压变压器和负载。超音频变压器用于负载阻抗匹配，逆变器选用IGBT模块，工作频率约为20kHz。系统工作时，呈现小感性，为零电流导通。对于感性负载，在一个工作周期中，功率器件导通的顺序是二极管在先，IGBT在后，这就保证了IGBT在零电流条件下导通（ZCSON），导通后电流上升速度受到谐振电路的限制，因此，IGBT的开通损耗很小。另外如图2所示，IGBT的吸收电容Cr1和Cr2的接入，限制了IGBT关断时的电压上升率，减小了关断损耗。

利用负载谐振的RLC串联谐振电路其谐振频率为fo=（1）

逆变器主电路与阻抗特性如图2所示。逆变器输出的是高频方波，变压器的漏感与容性负载谐振，电流波形接近理想正弦波。

对于如图2所示的谐振式电路，品质因素Q=（2）

()

(a)逆变器主电路

(b)阻抗特性

图2RLC串联谐振

图3逆变控制框图

图4边沿鉴相