单极SPWM软开关DC/AC逆变器：原理与优势

本文主要探讨了一种单极倍频电压型SPWM软开关DC/AC逆变器的设计与实现。传统的PWM逆变器在硬开关状态下存在较大的开关损耗和EMI问题，限制了其在高频和绿色电源领域的应用。为解决这个问题，软开关技术被引入，尤其是DC/DC变换器的移相软开关技术已经较为成熟。然而，对于DC/AC变换器，尽管有一些研究，但并未出现能满足实际需求的软开关解决方案。 本文作者提出了一种创新的单极倍频SPWM软开关技术，它通过在基本硬开关SPWM DC/AC逆变器的基础上增加电容C1-C4、Cr1-Cr2以及电感Lr1-Lr2，实现了对功率管的零电压开关(ZVS)控制。电路结构如图1所示，通过调整工作波形，确保在正半周和负半周仅输出正或负脉冲电压，从而实现软开关操作。 软开关的实现原理主要基于单极工作的特点，比如在时间区间t0-t1内，当S1和S4同时导通时输出正电压脉冲，S2和S3同时导通则输出负电压脉冲。这种设计允许在负载电流io连续的情况下，通过调整SPWM信号来控制开关的触发时机，实现电压波形的平滑过渡，减少开关损耗。 通过实验验证，该电路成功实现了软开关操作，不仅降低了开关损耗，还提高了电压波形的质量，具有良好的输出滤波性能。相比于传统技术，这种单极倍频SPWM软开关DC/AC逆变器在提高效率和减少电磁干扰方面具有明显优势，为高频、绿色电力转换系统提供了新的可能。该设计对于追求高效、低损耗和环保的电力电子设备制造具有重要意义。