基于分时-相位控制的四倍频串联谐振逆变器设计与仿真

本文主要研究的是基于分时一相位控制的串联谐振逆变器，其核心目的是在设备成本、体积紧凑以及高转换效率的前提下，实现四倍频输出和功率调节。研究设计了一个由四个IGBT并联构成的负载串联谐振逆变器，这种设计能够克服传统逆变器在提高输出频率时遇到的问题，如器件电流定额增加和均流难题。 电路结构方面，逆变器采用了AC/DC/AC架构，首先通过三相不控整流器将交流电转换为直流，再经过滤波环节获得平稳的直流电压。核心部分是负载串联谐振式单相全桥逆变器，利用四个并联的IGBT组成每个桥臂，配合隔直电容CD，确保高频电压和电流的产生。通过分时控制策略，四个IGBT桥臂交替导通，使得输出频率翻倍至4f0，而相位调功则通过调整开关管的导通时间和滞后角度ψ来控制输出功率。 传统方法中，逆变器的每个桥臂IGBT同时工作，但在散热限制下难以大幅提高频率。而分时控制策略允许在保持冷却条件下，有效提升输出频率，同时解决了并联器件的均流问题。通过检测负载电流过零点，可以精确地调节开关管导通时间，从而实现输出功率的精细调控。 相位调功的优势在于其控制简单，工作范围广，响应快且适应性强。通过改变ψ角，即电压和电流之间的相位差，依据功率公式P=UIcosψ，可以轻松调整输出功率，满足不同负载需求。 总结来说，本文的创新之处在于提出了一种结合分时和相位控制的串联谐振逆变器设计方案，它在兼顾成本、体积和效率的同时，提供了灵活的输出频率和功率控制，具有较高的实用价值。通过理论分析和电路仿真验证了这一设计的可行性和有效性。