一种串联谐振逆变器控制方法的探讨

对功率调节而言，Q值的大小与所允许的最大相移大小相对应。倘若期望的输出功率由给定的功率要求所限定，为保证功率的恒定，在低Q值下工作时，所需的相移角就可能比φmax大，这样将会失去ZVS状态。为减小βmin，增大φmax，应使环流能量尽量小，所以，开关频率应尽可能接近谐振频率，在保证ZVS条件下，可以通过工作在比谐振频率略高的频率级别，即通过使负载工作在感性条件下来解决。

3 控制目标及策略

本系统的控制目标是，调节输出功率，并在各种负载条件下保持ZVS。

对功率调节来讲，如果对于各种负载条件下，βmin已知，一种利用开关频率和移相的调功方法可以用式（1）、式（2）、式（3）和式（6）迭代后获得。因此，本文提出了一种确保在各种负载条件下实现ZVS的控制策略，包含3种简化控制实现的选择，即固定β相位控制；固定β时间控制与随峰值电流补偿β时间控制。

最简单的实现方法是为适合于最坏的负载状况，即调节β为一个恒定的相位值βfixed。βfixed是保证ZVS状况下，对负载变化范围中所需要的βmin的最大值，它可以通过式（2）获得。在保证ZVS的最低Q值处将产生βmin的最大值，因为，此时槽路电流最小。给定Pn，Q和βfixed，可通过式（1）、式（3）和式（6）迭代获得ωn和φ。所选择的Pn值应当是对于负载变化范围中的最大值，从而减小环流能量损失。较大的Pn值意味着开关频率将紧随谐振点频率和较大的Zo。但这将导致大的开通率，并减小了次级电容峰值电压，从而允许低电压等级的次级电容的应用。

分析表明，固定β时间的调节较之固定β相位调节只是稍稍改善了逆变器的功率因数。对于固定相位控制来讲，α只是比固定时间控制略大。随着负载参数的增大，对固定相位控制来讲tβ增大，然而对于固定时间控制，tβ和预期一样保持恒量。因此，固定时间控制对于tβ是理想的，即tβfixed=βfixed/ωn。把归一化时间转化为实际的时间时，tβ需要乘以。选择一个较高的Pn是为了得到更高的归一化频率。因为逆变器将进一步地工作在谐振点附近。在这种状态下的控制策略将确保ZVS。

在此，我们选择随峰值电流补偿β时间控制的方式。tβ不再被一个固定的时间值而是由变化的时间策略所控制。在这种实现方式下，随着Q值的增大，槽路峰值电流Ip会随之增大。对于更高的峰值电流tβ可能会减小，这个与负载峰值电流有联系的β可由式（2）体现。一个控制系统应能实现随着负载峰值电流的增大而自动减小tβfixed的初始值。控制根据式（7）来实现。

tβ=tβfixed－KIp（7）

式中：Ip为峰值电流；

K为最理想增益。

图5表示，当固定Q值时，采用峰值电流补偿控制，与固定时间或固定相位控制方法相比较，功率因数有了进一步的提高（α相对小）。

图5 采用不同控制时

4 结语

本文阐明了一种控制策略，提出了在各种负载条件下获得ZVS的实现方法。通过改变移相角进行输出功率的调节，改变开关频率去确保ZVS状态。设计者可以依据负载的不同要求及不同的应用场合采用该控制方法。