一种单极倍频电压型SPWM软开关DC/AC逆变器的设计

Lr2≤(1－α)(1＋α－4fctd)（5）

　　3.2 电容Cr1(Cr2)的设计

　　由2.2的工作过程分析可知，在缓冲电容C3及C4充放电时间很短的情况下，图1等效拓扑如图4所示。

图4 等效电路拓扑

　　根据等效拓扑，有式（6）成立

di3/dt=（ED－vCr2）/Lr2;dvCr2/dt=iLr2/Cr2(6)

　　进一步得到i3的最大值为

i3max=ED/4fcLr2（1＋1/48fc2Lr2Cr2）(7)

　　由式(7)可知，为了尽可能最大限度向负载传输能量，集电极电流i3应尽可能大，所以，Cr2越小越好。然而Cr2太小谐振阻抗太大，续流时间太长，将影响驱动信号，开关管的占空比将严重丢失，输出功率降低。为兼顾二者，在实际中一般取1/48fc2Lr2Cr2≤0.1，所以

Cr2≥5/24fc2Lr2（8）

　　3.3 缓冲电容C1(C2，C3，C4)的设计

　　当缓冲电容C1太大时，充放电时间常数较长，若充放电时间大于死区时间td，将产生桥臂直通现象。为确保此现象不发生，所以缓冲电容取值不能太大。

　　由式（2）有

≤td（9）

　　当sinωt=1时iL2最小，式（9）的左边最大，将式（1）代入（9）有

C1≤td（10）

　　4 实验波形及结语

　　依据上述分析和参数设计，以图1为主电路进行了实验。具体线路参数为：开关频率f=12.5kHz，主功率管选用1MBH60D-100型号的IGBT，调制比α=0.8，缓冲电容C1=C2=C3=C4=18nF，Cr1=Cr2=16.7μF，Lr1=Lr2=80μH，Lf=1.0mH，Cf=18μF，RL=10Ω。图5－图8为实验所得波形。

图5 S1（S2）的驱动波形和管压降波形

图6 S3（S4）的驱动波形和管压降波形

图7 单极倍频硬开关DC/AC逆变器的输出电压波形

图8 单极倍频软开关DC/AC逆变器的输出电压波形

　　图5及图6给出了主电路中开关管的管压降和驱动信号的波形（图中：1-驱动信号波形，2-开关管管压降波形），图7给出了硬开关DC/AC变换器的输出电压波形，图8给出了软开关DC/AC变换器的输出电压波形。

　　由图5及图6可知在开关管的驱动信号到来之前，开关管两端的压降已为零，开关管实现了零电压开通；驱动信号关断后，开关管两端的电压还维持于零,开关管实现了零电压关断。

　　由图7及图8可知在未实现软开关时，主电路的输出电压波形质量较差，并且有较大的"毛刺"（开关管在进行开关动作时产生），这些"毛刺"的存在将对电路自身和周围其它电路和用电器产生严重的电磁干扰（EMI）；在加入软开关电路后，输出电压波形质量有了很大改善，并且无任何"毛刺"，较好地抑制了电磁干扰（EMI）。