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串聯(lián)諧振逆變器的調功方法
發(fā)布日期：2020-06-24 點擊：1262次
通常逆變器要求功率可調,以滿足不同負載的需求,而串聯(lián)諧振逆變器的調功方式大體可分為兩大類直流側調功和逆變側調功。
直流側調功
直流側調功方式是在逆變器的直流側進行輸出功率調節(jié)的方式,即通過對逆變環(huán)節(jié)輸入電壓值的調節(jié)實現(xiàn)對逆變器輸出功率的調節(jié)。通常有兩類直流側調功方式相控整流調功和直流斬波調功。
1.相控整流調功
整流電路采用全控或半控器件進行可控整流,如圖2-8所示,通過調節(jié)觸發(fā)角得到不同的整流輸出直流電壓供給逆變環(huán)節(jié),從而改變逆變器輸出功率。相控整流方式很大的不足是由于觸發(fā)角直接影響到網(wǎng)側功率因數(shù),因此采用相控整流調功時會使系統(tǒng)網(wǎng)側功率因數(shù)變低,同時也會給電網(wǎng)帶來不同程度的諧波危害。另外,還有采用半控器件時系統(tǒng)調節(jié)響應快速性差等缺點。
2.直流斬波調功
圖2-9為直流斬波調功電路拓撲,即在整流與逆變環(huán)節(jié)之間加入DC/DC變換器,通過調節(jié)DC/D變換器的功率器件導通占空比來改變輸出電壓,從而調節(jié)感應加熱電源的輸出功率,該模式采用不控整流方式,大大降低了系統(tǒng)對電網(wǎng)的干擾,且提高了網(wǎng)側功率因素但需在主電路增加一級直流調壓和濾波電路,大大增加了電源的體積和成本,且斬波主開關器件工作在硬開關狀態(tài),開關損耗大,不易在高頻及大容量系統(tǒng)中應用。
逆變側調功
逆變側調功即在逆變器側通過對逆變橋功率器件開通關斷的控制改變逆變器輸出電壓的有效值從而實現(xiàn)對逆變器輸出功率的調節(jié)。常見的逆變調功方法主要有脈沖頻率調制法、脈沖密度調制法、PWM調制法,下面分別進行介紹。采用逆變側調功方案,其電路如圖2-10所示,就可以在直流側采用不控整流,從而大大提高系統(tǒng)整體網(wǎng)側功率因數(shù),同時逆變側功率調節(jié)的響應速度比采用直流側調節(jié)要快。
1.頻率調制
從圖2-6可以看出串聯(lián)諧振電路的阻抗頻率特性。如果讓負載工作在感性狀態(tài)下,那么負載阻抗將隨頻率的提高而提高,從而減小輸出功率。頻率調制的方式簡單易行,而且容易實現(xiàn)軟開關。但是調節(jié)范圍有限,如果要求輸出功率接近零,就要求開關頻率達到無窮大,這顯然是不可能的,所以只有在值較高的時候才比較有優(yōu)勢。
2.脈沖密度調制
就是通過控制脈沖密度,從而控制輸出平均功率,來達到控制功率的目的。也就是通過控制加熱時間來控制功率。這種控制方法較容易實現(xiàn),在傳統(tǒng)的電阻加熱的設備中比較常用。但是由于是間斷加熱,所以加熱效果不好,使加熱對象加熱不均勻,這種方法較少用。
3.脈沖寬度調制
該方法通常采用不控整流橋和濾波電路為逆變橋提供穩(wěn)定的直流輸入電壓,應用負載頻率跟蹤技術,使電流過零信號與基準橋臂驅動信號同步,通過調節(jié)逆變橋基準橋臂與移相橋臂的驅動信號之間的移相角,盡而改變輸出電壓脈寬,使得負載輸出的正負交替電壓之間插入一個零電壓區(qū),從而調節(jié)輸出電壓的有效值,實現(xiàn)功率調節(jié)。在這種控制方案下電路中的功率開關器件易實現(xiàn)ZVS或ZCS軟開關,減少了開關損耗和電磁干擾,同時調功范圍寬、速度快、功率因數(shù)高、負載適應性好,克服了整流調功和PFM調功的缺點,是目前一種較好的控制方案。而根據(jù)輸出電壓基波和輸出電流的相位關系有三種移相調功方式：
（1）容性移相PWM調功方式輸出電壓基波相位滯后輸出電流
（2）諧振移相PWM調功方式輸出電壓基波與輸出電流同相位
（3）感性移相PWM調功方式輸出電壓基波相位超前輸出電流。
