高频输出不对称半桥逆变器

4谐振式滤波器分析

不对称半桥变换器的输出端vs(t)为准半方波，而输出电压波形THD要小于2%，则必须只有采用4阶和高于4阶的谐振式滤波器才能滤出THD小于2%的正弦波，同时为了减小滤波器体积，选择4阶谐振式滤波器。谐振式滤波器的作用有：（1）将输出的准方波进行滤波，隔离直流分量，减小输出电压的谐波含量，使波形接近正弦波；（2）在阻性负载的情况下，使得输出电压超前于串联谐振支路的电流，从而实现全桥开关管的ZVS。设计谐振式滤波器的Ls、Cs的谐振频率等于开关频率，Lp、 Cp的谐振频率高于开关频率。为了分析方便，将Lp分解为Lp1和Lp2，其中Ls和 Cs在开关频率处串联谐振，Lp1和Cp在开关频率处并联谐振，等效电路图如图4所示。

图4 串并联谐振式滤波器等效电路图

不对称半桥变换器的输出端vs(t) 经傅立叶分解得到（2）式。

（2）

其中，Vin为直流母线电压，D为开关管Q1的占空比， 为基波角频率。

不对称半桥变换器的输出端vs(t)经谐振滤波器滤波后得基波电压，即输出电压的有效值为：

（3）

输出电压与输入电压之比和开关管Q1的占空比D的关系如图所示。

图4 输出电压与输入电压之比和D的关系

相对于基波来说，谐振滤波器为感性。按传统的串并联谐振滤波器设计[4]在基波频率下完全谐振的Ls、Cs和Lp1、Cp；再通过软开关实现条件设计电感Lp2。

5 仿真结果

为了验证本方案的可行性，对此逆变器进行了仿真验证。仿真数据如下：输入电压Vin=510V，输出电压Vo=500V，输出电压频率为118kHz；Ls=88μH；Cs=20nF；Ls=20μH ；Cp=70nF ；开关频率fs=118kHz；变压器初次级变比

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