HPWM技术在逆变器中的应用

作者：时间：2012-03-07来源：网络收藏

1、引言

　　由于对逆变器高频化的追求，硬开关所固有的缺陷变得不可容忍：开通和关断损耗大;容性开通问题;二极管反向恢复问题;感性关断问题;硬开关电路的EMI问题。因此，有必要寻求较好的解决方案尽量减少或消除硬开关带来的各种问题。软开关技术是克服以上缺陷的有效办法。最理想的软开通过程是：电压先下降到零后，电流再缓慢上升到通态值，开通损耗近零。因功率管开通前电压已下降到零，其结电容上的电压即为零，故解决了容性开通问题，同时也意味着二极管已经截止，其反向恢复过程结束，因此二极管的反向恢复问题亦不复存在。最理想的软关断过程为：电流先下降到零，电压再缓慢上升到断态值，所以关断损耗近似为零。由于功率管关断前电流已下降到零，即线路电感中电流亦为零，所以感性关断问题得以解决。

　　
　　基于此，本文探讨性的提出了一种用于全桥逆变桥HPWM控制方式的ZVS软开关技术如图1所示，其出发点是在尽量不改变硬开关拓扑结构即尽量不增加或少增加辅助元件的前提下，有效利用现有电路元件及功率管的寄生参数，为逆变桥主功率管创造ZVS软开关条件，最大限度的实现ZVS，从而达到减少损耗，降低EMI，提高可靠性的目的。

2、HPWM控制方式下实现ZVS的工作原理

　　考虑到MOS管输出结电容值的离散性及非线性，每只MOS管并联一小电容，吸收其结电容在内等效为，且；为MOS管的体二极管，则HPWM软开关方式在整个输出电压的一个周期内共有12种开关状态，基于正负半周两个桥臂工作的对称性，以输出电压正半周为例，其等效电路模式如图2所示，图3给出了输出电压正半周的一个开关周期内的电路的主要波形，此时S4常通，S2关断。由于载波频率远大于输出电压基波频率，在一个开关周期内近似认为输出电压保持不变，电感电流的相邻开关周期的瞬时极值不变。