导语

　　这篇文章分析了移相PWM控制串联谐振逆变器的完结。通过改动移相角来调度传送给负载的功率，对功率MOSFET输出电容的影响，提出了一种控制方案以确保功率器件在各种负载条件下完结ZVS，确保全桥拓扑规划中MOSFET的柔性切换，使开关频率紧密地随从谐振频率，使逆变器工作在功率因数靠近1的准谐振状况。

1移相控制串联谐振逆变器工作原理
　　全桥架构的串联谐振逆变器如图1所示。4个开关管S1～S4，分别以50％的占空比注册，其间S1及S4为基准臂开关，S2及S3为移相臂开关，每个桥臂上的功率管以180°的相位差注册与关断，两个桥臂开关的驱动信号之间相差一个相位角φ，控制时序如图2所示。使输出的正负更换电压之间刺进一个箝位到零点的电压值，这样只需改动相位角φ就可以相应改动输出电压的有效值，结束抵达调度输出功率的目的。当选用移相调功方法时，电路的工作频率改动较小，具有出色的负载适应性。特别是当负载阻抗具有较高品质因数时，其调功规划内频率改动更小[1]。

　　当工作频率在谐振频率之上，即负载呈现理性状况，负载电流io落后于准方波电压vAB，如图2所示。要完结功率管的零电压注册，有必要要有满意的能量用来抽走行将注册的开关管的输出电容上的电荷；并给同一桥臂要关断的开关管的结电容充电。开关管输出电容放电结束后二极管续流，此时给出驱动信号，开关管将在零电压状况注册。如果开关频率紧跟谐振点频率坚持安稳，因为φ角的增大，负载电流在S3注册前变成正相，ZVS将不能完结。为了防止失掉ZVS状况，应确保开关管输出电容的完全放电，所以控制器需要前进开关频率，在S3注册前去获得更大的负相负载电流。本系统运用了电路上的寄生元件，使得全桥架构中的4个开关器件都能工作于零电压切换，不只降低了切换丢掉与开关应力，也不象硬开关PWM那样需要选用缓冲吸收电路[2]。

2移相控制串联谐振逆变器的分析
　　系统的全桥架构等效电路如图3所示。由图3可知下列联络的存在：
　　

　　
　　准方波电压vAB，近似正弦波的负载电流io。当工作在谐振点之上，可获得ZVS，槽路电流以一定的相位α落后于槽路电压，如图2所示。相位滞后可标明为
　　
式中：Z_in为输入阻抗。
  　在槽路电压为正，槽路电流为负的时辰，相差β是抉择ZVS完结的基本要素。获得ZVS的βmin的数学表达式可以从以下电量分析中得到：槽路电流有必要满意大，能使储存在S3的能量qcoss开释，且在β规划内提供给S4能量，应当注意qcoss也是Vin储存在输出电容Coss中的能量。依据这些电量之间的联络，β_min可由式（2）得到[3]。
   
式中：I_p为负载峰值电流。
  　所以完结ZVS所需的频率是一个输出电容电量与满载电流之间的函数；可获得在失掉ZVS状况前所容许的最大相移，如式（3）所示。
  
    图4给出了关于不一样负载值关于频率标么值ω_n的几条φ_max曲线。

　　该曲线展示了假定运用志向开关器件C_oss=0，即β_min=0时，对ZVS来讲所容许的最大相移。但对实习运用来讲，β_min大于零，φ_max小于志向状况。通过核算传送给等效阻抗的功率可以得到输出功率的表达式为
　　
　　对功率调度而言，Q值的大小与所容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需要所约束，为确保功率的安稳，在低Q值下工作时，所需的相移角就可以比φ_max大，这样将会失掉ZVS状况。为减小β_min，增大φ_max，应使环流能量尽量小，所以，开关频率应尽可以靠近谐振频率，在确保ZVS条件下，可以通过工作在比谐振频率略高的频率等级，即通过使负载工作在理性条件下来处置。

3控制政策及战略
　　本系统的控制政策是，调度输出功率，并在各种负载条件下坚持ZVS。
　　对功率调度来讲，如果关于各种负载条件下，β_min已知，一种运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，这篇文章提出了一种确保在各种负载条件下完结ZVS的控制战略，包含3种简化控制完结的选择，即固定β相位控制；固定β时辰控制与随峰值电流赔偿β时辰控制。
　　最简略的完结方法是为适合于最坏的负载状况，即调度β为一个安稳的相位值β_fixed。
β_fixed是确保ZVS状况下，对负载改动规划中所需要的β_min的最大值，它可以通过式（2）获得。在确保ZVS的最低Q值处将发作β_min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值应当是关于负载改动规划中的最大值，然后减小环流能量丢掉。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。但这将致使大的注册率，并减小了次级电容峰值电压，然后容许低电压等级的次级电容的运用。
　　分析标明，固定β时辰的调度较之固定β相位调度只是稍稍改进了逆变器的功率因数。关于固定相位控制来讲，α只是比固定时辰控制略大。跟着负载参数的增大，对固定相位控制来讲tβ增大，可是关于固定时辰控制，tβ和预期一样坚持恒量。因此，固定时辰控制关于tβ是志向的，即
　　
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。在这种状况下的控制战略将确保ZVS。
　　在此，我们选择随峰值电流赔偿β时辰控制的方法。tβ不再被一个固定的时辰值而是由改动的时辰战略所控制。在这种完结方法下，跟着Q值的增大，槽路峰值电流Ip会随之增大。关于更高的峰值电流tβ可以会减小，这个与负载峰值电流有联络的β可由式（2）体现。一个控制系统应能完结跟着负载峰值电流的增大而自动减小t_βfixed的初始值。控制依据式（7）来完结。
　　
式中：Ip为峰值电流；
　　K为最志向增益。

　　图5标明，当固定Q值时，选用峰值电流赔偿控制，与固定时辰或固定相位控制方法相比较，功率因数有了进一步的前进（α相对小）。

4结语
　　这篇文章阐清楚一种控制战略，提出了在各种负载条件下获得ZVS的完结方法。通过改动移相角进行输出功率的调度，改动开关频率去确保ZVS状况。设计者可以依据负载的不一样需要及不一样的运用场合选用该控制方法。

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