摘要：將HPWM軟開關技術應用于逆變器,在不增加任何輔助電路的基礎上實現了功率管的ZVS通斷。HPWM軟開關方式逆變器電路控制簡單，基本不增加功率管的附加應力，且開通損耗大大減少，具有可靠性和效率均高的優(yōu)點。分析了方案的工作原理以及實現ZVS的條件。同時指出方案存在的問題和解決辦法。研制的工作頻率50kHz，1000VA的逆變器證明方案的可行性。

關鍵詞：高頻脈寬調制；軟開關；逆變器；零電壓開關

1 引言

由于對逆變器高頻化的追求，硬開關所固有的缺陷變得不可容忍：開通和關斷損耗大;容性開通問題;二極管反向恢復問題;感性關斷問題;硬開關電路的EMI問題。因此，有必要尋求較好的解決方案盡量減少或消除硬開關帶來的各種問題。軟開關技術是克服以上缺陷的有效辦法。最理想的軟開通過程是：電壓先下降到零后，電流再緩慢上升到通態(tài)值，開通損耗近似為零。因功率管開通前電壓已下降到零，其結電容上的電壓即為零，故解決了容性開通問題，同時也意味著二極管已經截止，其反向恢復過程結束，因此二極管的反向恢復問題亦不復存在。最理想的軟關斷過程為：電流先下降到零，電壓再緩慢上升到斷態(tài)值，所以關斷損耗近似為零。由于功率管關斷前電流已下降到零，即線路電感中電流亦為零，所以感性關斷問題得以解決。

基于此，本文探討性地提出了一種用于全橋逆變器的，HPWM控制方式的ZVS軟開關技術，如圖1所示。其出發(fā)點是在盡量不改變硬開關拓撲結構，即盡量不增加或少增加輔助元器件的前提下，有效利用現有電路元器件及功率管的寄生參數，為逆變橋主功率管創(chuàng)造ZVS軟開關條件，最大限度地實現ZVS，從而達到減少損耗，降低EMI，提高可靠性的目的。

圖1 HPWM控制方式

2 HPWM控制方式下實現ZVS的工作原理

考慮到MOS管輸出結電容值的離散性及非線性，每只MOS管并聯一小電容，吸收其結電容在內等效為C₁－C₄，且C₁=C₂=C₃=C₄=C_eff；D₁－D₄為MOS管的體二極管，則HPWM軟開關方式在整個輸出電壓的一個周期內共有12種開關狀態(tài)?；谡摪胫軆蓚€橋臂工作的對稱性，以輸出電壓正半周為例，其等效電路模式如圖2所示。圖3給出了輸出電壓正半周的一個開關周期內的電路的主要波形，此時S₄常通，S₂關斷。由于載波頻率遠大于輸出電壓基波頻率，在一個開關周期T_s內近似認為輸出電壓U_o保持不變，電感電流的相鄰開關周期的瞬時極值不變。

(a)模式A (b)模式A₁ (c)模式B

(d)模式 B₁(e)模式C (f)模式C₁

圖2 HPWM軟開關方式工作狀態(tài)及電路模式