双开关T型并联谐振逆变器拓扑结构研究

在工作模式1下，假设VS2无压降，图中A，C问电压为uo的正半周，其电压平均值等于2Ud，则：

在小容性状态时cosφ≈1，则Uo≈2．22Ud。

3 实际电路构成原理与设计
图4示出应用于感应加热的T型并联谐振逆变器电路。图中ED虚线左边为三相全控整流桥电路，通过改变触发脉冲的移相角度对Ud的大小
进行调节，从而实现对逆变器输出功率进行调节的目的。C3为高频滤波电容，抑制高频电流在L上引起的高频电压波动。

图4中ED虚线右边为T型并联谐振逆变主电路部分。L1为升压电感；其中VS1，VS2为电路完全相同的基本单元结构，MOSFET通态电阻Rds(on)具有正温度系数，它为提高整机的电流容量创造了有利条件。由VS1，VS2相同的基本单元结构再进行并联构成功率开关模块，以满足对电流容量的要求。功率开关模块控制信号由逆变控制电路产生，并经驱动电路在栅、源极之间加入。
Co1，Co2串联后与Lo构成并联谐振回路，Co2为升压电容。因为Uo=2．22Ud，Co1，Co2容量相等，因此uLo=4．44Ud。确定Co1，Co2和Lo的值使其满足工作频率和输出功率的要求。

4 实验结果
根据图4制作一台输出功率为50 kW的高频感应加热电源样机，应用于轴类表面淬火。采用DSE160-06A快恢复二极管和IXTQ22N50P功率场效应管构成开关模块的基本单元。由于IXTQ22N50P的耐压为500 V，漏极电流为22 A，故逆变器输入直流电压最大为125 V。为达到50 kW的功率输出能力，并留出裕量，则需要十个开关模块的基本单元再并联构成功率开关模块。
L=7μH，Co1=Co2=2．6μF，Lo≈0．21μH，谐振频率，即逆变器的工作频率约为308 kHz。

分别在50 V，100 V输入直流电压条件下对逆变器的uo和开关模块的端电压进行了测量，实验结果如图5所示，uo有效值与Ud关系与Uo≈
2．22Ud一致，见图5b。开关模块的端电压是uo峰峰值Uop-p的1／2，见图5a，c。逆变器工作频率在308 kHz左右时其uo的波形理想见图5b。

5 结论
实验和实际测量得到的数据及波形关系与理论分析完全一致，证明了双开关T型并联谐振逆变器拓扑结构的正确性和实用性。由于实现了ZVS，其开关损耗小，适用于高频情况下，且逆变器的功率因数及效率高。由于逆变器的交流输出电压为直流输入电压的2．22倍，与H桥逆变器相比，在相同的直流输入电压下其输出交流电压是H桥逆变器的2倍；在相同负载条件下其输出功率是H桥逆变器的4倍；所用开关元件的数量是H桥逆变器的1／2。与单管E类串联谐振逆变器相比，其逆变器的ZVS工作状态几乎不受负载影响，工作状态稳定，易控制。
双开关T型并联谐振逆变器由于具备电路简单，开关元件少，工作频率高，输出功率大，效率高，性能优越，适应负载范围大，易控制等特点，故具有很大的使用价值和广阔的应用、发展前景。