两态电流滞环调制工作原理
S1、VD1、L 1、C f与S2、VD2、L 2、C f分别构成了两个降压电路,如图4所示。各输出电流iL的正负半周,这样两个桥臂在输出电流iL的正负半周期轮流工作,并且不存在直流偏置。当iL1>0时,S2、VD2截止,当反馈电流超过滞环上限时S1关断,VD1导通,电感L 1电流减小;当反馈电流超过滞环下限时S1导通,VD1关断,电感L 1电流增大;当iL2<0时,S1、VD1截止,当反馈电流超过滞环上限时S2导通,VD2截止,电感L 2电流减小;当反馈电流超过滞环下限时S2关断,VD2导通,电感L 2电流增大。两态电流滞环调制中的两态是指逆变桥臂间电压U AO、U BO的两种状态,即U d、-U d状态,也就是±1态。
2.3 两种调制方式的模态分析
在实际电路中, 空载和带阻性负载时电感电流均超前于输出电压,带感性负载时根据滤波参数和功率因数的不同,电感电流可能滞后于输出电压也可能超前于输出电压。下面以阻性负载为例,忽略电感电流的脉动,设电感电流为iL=I Lmaxsinωt ,输出电压为U O=U Omaxsin(ωt -θ),在输出电压的正半周期内,三态电流滞环调制模态分析如表1、表2所示,
电感电流与输出电压的正方向如图3所示;两态电流滞环调制模态分析如表3、表4所示,电感电流与输出电压的正方向如图4所示。
类似的,可以得到输出电压负半周期内的工作模态。
3 仿真结果
在上述对两种调制方式分析的基础上进行了仿真研究。
三态电流滞环调制:设U =300V,L =2mH,C =20μF,输出电压谐波分析如图5所示。
两态电流滞环调制: 设U d = 1 5 0 V , L 1 =L 2=2mH,C =20μF,输出电压谐波分析如图6所示。
由仿真结果可以看到,采用双降压式电路拓扑结构的两态电流滞环调制的输出电压质量要好于采用全桥式电路拓扑结构的三态电流滞环调制的输出电压,这是由于:
(1)全桥式逆变电源的两个桥臂四只开关管工作状态是互补的,所以驱动信号之间要有死区时间设置,以防止开关管直通,这样会造成输出电压波形畸变,传统半桥式逆变电源也是存在这样的问题,而双降压式逆变电源的两只开关管分别位于两个桥臂上,由于两只开关管之间有两只电感串联,即使两个开关管同时开通,也不会出现直通现象,所以不必设置死区,这样就不会产生由于死区造成输出电压的波形畸变。
(2)全桥式逆变电路功率管的体二极管是工作的，由于提高功率管的性能和提高体二极管的性能是矛盾的，所以很难通过选取更好的功率管来提高效率,而双降压式逆变电路功率管的体二极管不工作，因此功率管和续流二极管可以分别得到最优设计。