理论教育 串联谐振与能量的传递

串联谐振与能量的传递

时间:2023-06-17 理论教育 版权反馈
【摘要】:将高频环节——串联谐振槽等效成比例环节后,系统可降阶为单极点系统,外环控制器设计简单。在串联谐振型高频链逆变器中,施加在谐振储能环节两端的激励源为正负交变的方波而非纯正弦波。反之,负载向谐振回路回馈能量,谐振电流变大,如图3-21所示。能量从谐振回路回馈到输入直流电压侧,谐振回路能量迅速减小,同样变压器的输出也减小,如图3-22所示。

串联谐振与能量的传递

串联谐振型高频链逆变电源的主要特点包括:

(1)引入串联谐振槽,使流经所有功率管的通态电流均为高频正弦波,可实现与负载大小及特性无关的全程零电流软开关(Zero Current Switching,ZCS)。

(2)周波变换器在电流过零点时换流,而此时高频变压器漏感储能为零,因此开关换流不会因为漏感电流中断而引起电压尖峰。

(3)输出滤波器仅由电容构成,无滤波电感,在换流死区期间就无需为电感电流提供续流回路,同样也不会因为滤波电感电流中断而引起电压尖峰。

(4)将高频环节——串联谐振槽等效成比例环节后,系统可降阶为单极点系统,外环控制器设计简单。

(5)实现单级功率变换,系统效率高。

(6)能量双向流动,负载适应性好。

(7)主要缺点是功率管的通态电流有效值较大,开关通态损耗大。

在串联谐振型高频链逆变器中,施加在谐振储能环节两端的激励源为正负交变的方波而非纯正弦波。但是由于串联谐振电路具有选择性,其偏离谐振频率的高次谐波得到不同程度的抑制,在此基础上我们把谐振网络的工作方式分为以下三类:

1.激励谐振

谐振电路两端电压和电流处于同相位状态,谐振电流在电源电压的激励下不断增加,能量从直流侧流向谐振回路,谐振能量迅速增加;同时变压器作为电流源,向负载端输出能量增加,输出电压升高,如图3-20所示。(www.daowen.com)

2.自由谐振

此时谐振网络与输入电压源断开。谐振电流在谐振网络中自由振荡,谐振能量缓慢降低。如果在自由谐振中加入负载,根据输出电压与谐振电流的相位关系,可以得到能量的流向。当一致时,谐振回路给负载供电,谐振电流逐渐变小。反之,负载向谐振回路回馈能量,谐振电流变大,如图3-21所示。

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图3-20 激励谐振

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图3-21 自由谐振

3.回馈谐振

谐振电流与谐振回路端电压相位相反,不管输出为何种状态,谐振电流在反电压的作用下迅速变小。能量从谐振回路回馈到输入直流电压侧,谐振回路能量迅速减小,同样变压器的输出也减小,如图3-22所示。

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图3-22 回馈谐振

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