陳鵬-PWM硬開關(guān)軟開關(guān)

PWM硬開關(guān)與諧振軟開關(guān)變換器對諧波及功率輸出的影響陳鵬電氣專研-141、PWM硬開關(guān)工作方式

在各種逆變變換技術(shù)中，PWM硬開關(guān)的變換技術(shù)最為簡單、成熟，應(yīng)用已非常普遍。采用PWM硬開關(guān)工作方式，高壓直流電源的主電路拓撲如圖所示。Lr為變壓器漏感及導(dǎo)線雜散電感，C0為電除塵負載等效電容，R0為電除塵負載等效電阻。Vin為直流母線電壓，V0為負載電壓折算到變壓器原邊值，變壓器變比為l：n。PWM工作方式下逆變輸出電流波形工作原理：

t0時刻開關(guān)管S1和S4的驅(qū)動脈沖到來，開關(guān)管S1和s4導(dǎo)通，電感Lr被充電，逆變輸出電流i沿直線上升。此時高壓硅堆D02和D03導(dǎo)通，逆變電路通過變壓器和高壓硅堆給負載供電。t1到t2時間段，反并聯(lián)二極管D2和D3導(dǎo)通，逆變輸出電流下降到零。可見在PWM硬開關(guān)的工作方式下，開關(guān)管是零電流開通，但是在峰值電流的情況下關(guān)斷。開關(guān)管在大電流的條件下關(guān)斷，關(guān)斷損耗大，而且會在開關(guān)管上產(chǎn)生較大的尖刺。時區(qū)時間結(jié)束后，Ts／2時刻，S2和S3的驅(qū)動脈沖到來，電感又開始被充電，情況同上面的分析，不再贅述。硬開關(guān)輕載MATLAB仿真原理圖：PWM硬開關(guān)輕載逆變輸出電壓、電流、變壓器輸出功率波形：硬開關(guān)重載MATLAB仿真原理圖：PWM硬開關(guān)重載逆變輸出電壓、電流、變壓器輸出功率波形：2、PWM軟開關(guān)工作方式采用的高壓直流電源的主電路拓撲如圖所示。變壓器變比為1：n，Lr為諧振電感(利用變壓器漏感和導(dǎo)線雜散電感)，Cr為諧振電容(外加電容)，C0、R0分別為負載等效電容和電阻。電流斷續(xù)工作方式下，可以實現(xiàn)開關(guān)管的零電壓零電流關(guān)斷，因此選用該工作方式，對其進行分析討論。其工作過程的波形如圖所示。在電流斷續(xù)工作方式下，電路有三種開關(guān)模式：1．開關(guān)模式1，to到t1期間，開關(guān)管S1、S4導(dǎo)通，f>0，電路正向諧振；2．開關(guān)模式2，t1到t2期間，反并二極管D1、D4導(dǎo)通，f<0，電路反向續(xù)流諧振；3．開關(guān)模式3，t2到t3期間，i=0，所有的開關(guān)管和二極管均關(guān)斷，電路處于諧振電流斷續(xù)狀態(tài)，所有諧振元件狀態(tài)不變。軟開關(guān)輕載MATLAB仿真原理圖：PWM軟開關(guān)輕載逆變輸出電壓、電流、變壓器輸