經實踐結果證明串聯諧振電容分壓輸出逆變電路是良好的軟開關逆變器。今天合眾電氣就主要從半橋串聯諧振電路設計指標一參數設計來介紹半橋串聯諧振電路設計。

1. 半橋串聯諧振電路設計指標

輸入直流電壓 : 200 V ;開關頻率為 : 30 kH z ;輸出交流電壓 : 110 V ;輸入電流 TH D : 額定負載時 <10 %;輸出電壓穩(wěn)壓精度 : ±1 %;輸出電壓 TH D : 總諧波畸變率不超過 5 %,單次諧波畸變率不超過 3 %;頻率穩(wěn)定精度 : ±1 %。

2. 半橋串聯諧振電路參數設計

圖2所示半橋電路,工作過程很復雜 ,難于從數學上進行推導 ,因此把它等效變換成圖4所示。

圖4中 , Lr、Cs、Cp組成串聯諧振電路 , 等效負載與 Cp 并聯 。其中串并聯諧振電感和電容的選取方案為 : Cs =C1 , Cp =C2 , Lr =L 。Uo為負載兩端的電壓,AB兩點電壓為一個幅值為1/2 U in的交流方波電壓 。

其中 n =1 , 3 , 5 , …, 2k - 1 , UAB1為基波有效值 。令

式中 ,

式中 , fs為開關頻率;fr為諧振頻率 。

則輸出電壓各次諧波的有效值可以表示為

輸入電壓有效值為 :

輸出電壓有效值為

根據文獻的分析 , 諧振參數選擇的一般原則是 :

(1)為了獲得近似無差的調節(jié)特性 ,取 k =2 ;(2)為了減小諧振元件體積 ,降低開關器件的電流額定值 ,應選擇 f * <1 ,且 f *應盡可能的小 , 以使負載變動時輸出超調減小 , 但當 f * <0. 7 時 , 不能滿足TH D 小于 5 %, 所以選擇 f * =0. 72比較合適 , 然后根據開關頻率 f s 來確定諧振頻率 f r ;(3)為減小超調 , Q 應小于0. 5 ; 為提高 p , Q 應該大一些 ,綜合考慮后取 Q =0. 4 ;(4)求 f * , Q , k 值 ,根據公式(2) ～ (4) , 計算得到諧振元件參數 : L r =L3 =76 μ H , C =0. 19 μ(2)F ,取 Cs =C1 =0. 6 μ F , Cp =C2 =0. 3 μ F 。(5)根據仿真數據選擇開關管 ,通過開關管的最大

電流有效值為7. 2 A , 開關管承受的峰值電壓為USmax =3. 55 ×100 =355 V , 因此選用額定電壓為500 V ,額定電流為 20 A 的 MOS 管 IRFP460 ,其內部附帶有快恢復二極管 。