為何工程師在高頻感應加熱電源中選擇串聯諧振逆變器?
發布時間:2015-10-15 責任編輯:sherry
【導讀】為wei什shen麼me高gao頻pin感gan應ying加jia熱re電dian源yuan設she備bei在zai進jin行xing研yan發fa時shi,大da部bu分fen工gong作zuo人ren員yuan會hui選xuan擇ze使shi用yong串chuan聯lian諧xie振zhen逆ni變bian器qi呢ne?本ben文wen將jiang會hui就jiu這zhe一yi問wen題ti進jin行xing簡jian要yao介jie紹shao和he分fen析xi。
高頻感應加熱電源是目前在工業製造領域中被廣泛應用的加熱設備,其本身應用了串聯諧振逆變器進行係統設計,加之具有高效、低功耗和清潔等多重優勢,使這種感應加熱電源在最近兩三年中得到了迅速的普及。那麼,為wei什shen麼me高gao頻pin感gan應ying加jia熱re電dian源yuan設she備bei在zai進jin行xing研yan發fa時shi,大da部bu分fen工gong作zuo人ren員yuan會hui選xuan擇ze使shi用yong串chuan聯lian諧xie振zhen逆ni變bian器qi呢ne?本ben文wen將jiang會hui就jiu這zhe一yi問wen題ti進jin行xing簡jian要yao介jie紹shao和he分fen析xi。
作為高頻感應加熱電源設備的重要組成部分,串聯諧振逆變器在工作中具有損耗低、工作適應性良好等優勢。這種逆變器在實際應用中也被稱為電壓型逆變器,其基礎結構的原理圖如圖1suoshi。zaishijigongzuodeguochengzhong,chuanlianxiezhenxingnibianqideshuchudianyaweijinsifangbo。youyudianlugongzuozaixiezhenpinlvfujin,shizhendangdianluduiyujibojuyouzuixiaozukang,suoyifuzaidianliuia近似正弦波。同時,為避免逆變器上、下橋臂間的直通,換流必須遵循先關斷後導通的原則,在關斷與導通間必須留有足夠的死區時間。下圖中的圖2和圖3分別示出容性負載和感性負載的輸出波形。

當串聯諧振逆變器處於低端失諧狀態時,它的工作波形如上圖圖2所示。由圖2可以看到,當電壓型逆變器工作在容性負載狀態時,輸出電流的相位超前於電壓相位,因此在負載電壓仍為正時,則電流先過零,上、下橋臂間的換流則從上、下橋臂的二極管換到下、上橋臂的MOSFET。此時,由於MOSFET寄生的反並聯二極管具有慢的反向恢複特性,因此使得在換流時會產生較大的反向恢複電流,從而會讓器件產生較大的開關損耗,而且在二極管反向恢複電流迅速下降至零時,會在與MOSFET串聯的寄生電感中產生大的感生電勢,而使MOSFET受到很高電壓尖峰的衝擊。
在zai結jie束shu了le串chuan聯lian諧xie振zhen型xing逆ni變bian器qi的de容rong性xing負fu載zai工gong作zuo狀zhuang態tai分fen析xi後hou,接jie下xia來lai我wo們men再zai來lai看kan一yi下xia當dang其qi處chu於yu感gan性xing負fu載zai狀zhuang態tai時shi的de工gong作zuo情qing況kuang。當dang電dian壓ya型xing逆ni變bian器qi工gong作zuo在zai感gan性xing負fu載zai狀zhuang態tai時shi,它ta的de工gong作zuo波bo形xing見jian上shang圖tu圖tu3。從圖3中可以看到,此時輸出電流的相位滯後於電壓相位。在感性負載工作狀態下,電壓型逆變器的換流過程是這樣進行的:首先當上下橋臂的MOSFET關斷後,負載電流換至下上橋臂的反並聯的二極管中,在滯後一個死區時間後,下上橋臂的MOSFET加上開通脈衝等待電流自然過零後從二極管換至同橋臂的MOSFET。然而,由於MOSFET中的電流是從零開始上升的,因此此刻在電壓型逆變器中基本實現了零電流開通,其開關損耗很小。
此時需要注意的一個問題是,在該條件下工作的串聯諧振型逆變器,其本身的MOSFET關斷時電流尚未過零,因此仍會存在一定的關斷損耗。但是由於MOSFET關(guan)斷(duan)時(shi)間(jian)很(hen)短(duan),預(yu)留(liu)的(de)死(si)區(qu)不(bu)長(chang),加(jia)上(shang)因(yin)死(si)區(qu)而(er)必(bi)須(xu)的(de)功(gong)率(lv)因(yin)數(shu)角(jiao)並(bing)不(bu)大(da),所(suo)以(yi)適(shi)當(dang)地(di)控(kong)製(zhi)逆(ni)變(bian)器(qi)的(de)工(gong)作(zuo)頻(pin)率(lv)並(bing)使(shi)之(zhi)略(lve)高(gao)於(yu)負(fu)載(zai)電(dian)路(lu)的(de)諧(xie)振(zhen)頻(pin)率(lv),就(jiu)可(ke)以(yi)使(shi)上(shang)下(xia)橋(qiao)臂(bi)的(de)MOSFET向下上橋臂的反並聯的二極管換流。在進行該種操作的同時,其瞬間電流也是很小的,即MOSFET關斷和反並聯二極管開通是在小電流下發生的,這樣也限製了器件的關斷損耗。
congshangwenzhongwomenduichuanlianxiezhenxingnibianqidefenxilaikan,zaijinxinghelishezhideqiantixia,zhezhongdianyaxingnibianqizhengchangyunxingshisuozaochengdekaiguansunhaohenxiao。yinci,takeyigongzuozaijiaogaodegongzuopinlvxia。zheyeshiweishenmegaopinganyingjiaredianyuanzaishejishigengduodehuixuanzedianyaxingnibianqidezhuyaoyuanyinzhiyi。
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