一种单极倍频电压型SPWM软开关DC/AC逆变器的设计

(d) t₃－t₄

图3 各种模式下的等效电路拓扑

在t₅时刻，S₁关断，缓冲电容C₁的存在，S₁实现零电压关断。t₅时刻之后，电路进入开关周期的下半周期，其工作模式同上。

2.3 电路特性讨论

1）主电路中不需要任何电压/电流检测装置来实现开关管软开通。

2）由于开关管实现软开关，所以逆变器的输出电压波形不会因为死区时间t_d的存在而发生畸变。

3）不会因为同一桥臂的两个二极管的反向恢复电流而导致桥臂直通。

4）控制电路采用单极倍频电压控制信号，主电路在一个周期中各个时间段过渡时，仅有一个开关管的状态发生改变，这就降低了在产生一定的脉波数时开关的动作次数，或者说用同样的开关频率可以把输出电压中脉波数提高一倍，这对减小开关损耗，提高逆变器的工作效率都是有好处的。

5）在主电路的SPWM输出电压波形中，正向只有正电压脉冲，负向只有负电压脉冲，这对减小输出滤波参数，提高输出波形质量是有好处的。

由于单极倍频SPWM软开关DC/AC变换器的超前桥臂控制信号与滞后桥臂的控制信号相差180°，所以超前臂的开关动作与滞后臂相对独立。这为各桥臂上的驱动信号相差120°的，三相逆变器电感换流调频软开关技术的进一步研究，打下了较好的基础。

3 主要参数设计

3.1 电感L_r1(L_r2)的设计

由2.3的分析知

≥t_d（4）

将式（1）代入式（4）并整理有

L_r2≤(1－α)(1＋α－4f_ct_d)（5）

3.2 电容C_r1(C_r2)的设计

由2.2的工作过程分析可知，在缓冲电容C₃及C₄充放电时间很短的情况下，图1等效拓扑如图4所示。

图4 等效电路拓扑

根据等效拓扑，有式（6）成立

di₃/dt=（E_D－v_Cr2）/L_r2;dv_Cr2/dt=i_Lr2/C_r2(6)

进一步得到i₃的最大值为

i_3max=E_D/4f_cL_r2（1＋1/48f_c²L_r2C_r2）(7)

由式(7)可知，为了尽可能最大限度向负载传输能量，集电极电流i₃应尽可能大，所以，C_r2越小越好。然而C_r2太小谐振阻抗太大，续流时间太长，将影响驱动信号，开关管的占空比将严重丢失，输出功率降低。为兼顾二者，在实际中一般取1/48f_c²L_r2C_r2≤0.1，所以

C_r2≥5/24f_c²L_r2（8）

3.3 缓冲电容C₁(C₂，C₃，C₄)的设计

当缓冲电容C₁太大时，充放电时间常数较长，若充放电时间大于死区时间t_d，将产生桥臂直通现象。为确保此现象不发生，所以缓冲电容取值不能太大。