作者：李偉 嚴(yán)仰光

    1　引言

    半橋電流源高頻鏈逆變電路拓?fù)淙鐖D所示[1]。圖1為采用半橋電流源高頻鏈逆變電路拓?fù)�，其中q1、q2組成高頻逆變器， q3、q4組成一個(gè)周波變換器，tr為高頻變壓器。圖2為半橋電流源高頻鏈逆變電路輸出接感性負(fù)載的主要波形示意圖。半橋電流源高頻鏈逆變電路是以反激式直直功率變換器為基礎(chǔ)的，電路工作在電感電流斷續(xù)模式，通過控制開關(guān)管q1、q2、q3、q4可以得到四種工作模式a、b、c和d，每一種工作模式電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)都相當(dāng)于一個(gè)反激式直直功率變換器，對于不同的負(fù)載，逆變器的工作模式順序不同[1,2,3]。半橋電流源高頻鏈逆變電路具有以下特點(diǎn)：拓?fù)浜啙�、控制方案簡單、使用器件少、效率高、可靠性高以及良好的�?dòng)態(tài)響應(yīng)。因而具有較好的應(yīng)用前景。但在工程實(shí)踐中，吸收電路的設(shè)計(jì)及變壓器匝比的設(shè)計(jì)不適會(huì)加大變換器中的損耗，降低效率。本文將在對半橋電流源高頻鏈逆變器的電壓應(yīng)力分析的基礎(chǔ)上，利用仿真的方法分析吸收電路結(jié)構(gòu)及變壓器匝比與損耗的關(guān)系。

    2　吸收電路

    半橋電流源高頻鏈逆變電路是以flyback電路為基礎(chǔ)的，為了減小功率場效應(yīng)管關(guān)斷時(shí)，存儲(chǔ)在漏感中的能量引起功率場效應(yīng)管漏源電壓尖峰，在 flyback中通常要在mos漏源或變壓器繞組兩端加漏感能量吸收電路。但在半橋電流源高頻鏈逆變電路中，組成高頻逆變器的q1、q2具有漏感能量回饋通路，無須吸收電路；組成周波變換器的q3、q4在能量回饋時(shí)高頻開關(guān)，在其關(guān)斷時(shí)無漏感能量瀉放回路，必須加吸收電路。

    1）高頻逆變器電壓應(yīng)力分析

    在能量從電源傳遞到負(fù)載過程中，高頻逆變器q1、q2高頻開關(guān)，當(dāng)q1或q2關(guān)斷時(shí)，存儲(chǔ)在變壓器原邊漏感中的能量必須有瀉放的通路，否則將在q1或 q2的漏源產(chǎn)生極高的電壓尖峰，導(dǎo)致mos管損壞。下面以輸出正弦波正半周為例，分析高頻逆變器工作時(shí)漏感能量回饋通路，對應(yīng)圖2中的狀態(tài)a。此時(shí)q1高頻斬波，q2關(guān)斷，q3常通，q4一直關(guān)斷。在q1導(dǎo)通時(shí)，能量存儲(chǔ)在原邊電感，在q1關(guān)斷時(shí)，原邊電感電流最大，存儲(chǔ)在電感中的能量最大。耦合到副邊的能量通過q3傳遞到負(fù)載，存儲(chǔ)在原邊漏感中能量通過q2的體二極管回饋給c2。因而高頻逆變器q1、q2上最大漏源電壓為輸入直流電源電壓uin，不需要吸收電路。

    2）周波變換器電壓應(yīng)力分析

    造成周波變換器的q3、q4電壓應(yīng)力有兩方面的原因：1. 高頻逆變器工作時(shí)，副邊繞組漏感與q3、q4的寄生電容諧振，產(chǎn)生電壓尖峰；2. 在能量從副邊回饋到原邊時(shí)，周波變換器高頻工作，副邊繞組漏感電流引起漏源電壓尖峰。

    下面仍以輸出正弦波正半周為例，分析高頻逆變器工作時(shí)q4的諧振電壓尖峰。在q1開通前，此時(shí)q4關(guān)斷，其漏源兩端電壓為輸出電壓，在q1開通時(shí)，電源電壓加在變壓器原邊繞組，極性上正下負(fù)，變壓器副邊繞組電壓極性下正上負(fù)，此時(shí)加在繞組上的電壓為輸出電壓加副邊繞組電壓，q4寄生電容的電壓不能突變，電容c1通過q1、tr對q4的寄生電容cds4充電，由于變壓器中漏感的存在，因而這是一個(gè)諧振充電過程。當(dāng)uds4=u0+(1/2) uin′n，漏感中的電流最大；當(dāng)漏感電流為零，uds4=u0+uin′n，諧振頻率flc=1/(2p)，其中u0為輸出電壓瞬時(shí)值，uin為輸入直流電壓，lk為變壓器副邊繞組漏感，n為變壓器匝比，cds4為q4的漏源結(jié)電容。

    當(dāng)能量從負(fù)載向電源回饋時(shí)，q3、q4高頻開關(guān)，在其關(guān)斷時(shí)存儲(chǔ)在副邊漏感的能量無瀉放回路，將對mos管q3、q4的漏源寄生電容充電，產(chǎn)生上千伏的電壓，因而必須在周波變換器mos管兩端加漏感吸收電路。

    3）兩種吸收電路比較

    a．rc吸收電路（見圖3）

    將rc 串聯(lián)吸收電路加在mos管漏源兩端，當(dāng)高頻逆變器q1、q2開通時(shí)，rc吸收電路參與諧振過程并在電阻上消耗諧振能量，起到減小尖峰電壓的作用，但同時(shí)也增加了吸收電路的損耗；當(dāng)能量回饋時(shí)，q3、q4關(guān)斷，漏感能量轉(zhuǎn)移到吸收電路電容中，q3、q4開通，電容的能量通過mos管消