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脉宽加频率调制方法

针对上述控制方法的优缺点，一些复合型控制方法的研究日益引起重视，脉宽加频率调制方法就是一种较好的控制方法。

在一般的逆变器中，常用的移相PWM方法的工作频率是固定的，不需考虑负载在不同工作频率下的特性。而在串联谐振感应加热电源中使用移相PWM方法时，则要求其工作频率必须始终跟踪负载的谐振频率，通常使某一桥臂的驱动脉冲信号与输出电流的相位保持一致，而另外一个桥臂的驱动脉冲信号与输出电流的相位则可以调节。图4和图5中，S1和S4驱动信号互补，S2和S3驱动脉冲信号互补，S1驱动信号相位与负载电流的相位保持相同，而S3的驱动脉冲与S1的驱动脉冲信号之间的相位差β在0°～180°范围内可调，调节β就可以调节输出电压的占空比，即调节输出功率。

根据输出电压和输出电流的不同相位关系，有2种PWM调节方式：升频式PWM和降频式PWM.

图4升频式PWM

图5降频式PWM

1、升频式

在图4中，为保证滞后臂（S1，S4）触发信号前沿同电流信号同相，角频率须根据移相角β的大小改变。即在通过调节移相角β调节功率的同时改变频率f.在β调节过程中，在增大输出脉冲宽度的同时，将引起输出电压相对于输出电流的相位不断减小并滞后于输出电流，这说明输出频率也在不断升高，因此称这种调制方式为升频式PWM.这时S1、S4管各导通180°，已经实现ZCS.超前臂S2，S3在大电流下开通，D2，D3在大电流下关断因而有反向恢服。通过在S2、S3臂上串联电感也可实现ZCS.，这种方法适用于有关断尾部电流、关断损耗占主导的双极型器件，如IGBT，SIT，MCT等。同时应注意电路布局减小分布电感，以减小二极管反向恢复带来的电压尖峰。

输出功率为P=cos4

2、降频式

在图5中，调节β在增大输出脉冲宽度的同时，将引起输出电压相对于输出电流的相位不断减小，使相位差减小，这说明输出频率在不断降低，因此称这种方式为降频式PWM.

在这种方式下，二极管D2，D3均自然过零关断，D1，D4不导通，没有二极管反向恢复所带来的问题。S1、S4在零电流下开关（ZCS），S2、S3在大电流下关断。通过在S2、S3上并联电容即可实现ZVS.这种方法适和高频电源和内建反并联二极管反向恢复问题比较严重的器件，如MOSFET等。可避免二极管反向恢复所带来的电流尖峰和器件的损耗增加。

为保证超前臂触发信号前沿同电流信号同相，角频率为ω0=

输出功率为P=cos4

由以上分析可知，无论是升频式PWM，还是降频式PWM，两者有一个共同的特点，即在调节输出电压脉宽的同时，也改变了负载的工作频率。故称之为脉宽加频率调制方法。

结语

本文较详细地讨论了常用的串联谐振单相全桥逆变器的功率和频率控制方法，以及各种方法的优缺点，同时对脉宽加频率调制的方法进行了较深入的讨论，设计者可以根据负载的不同要求及不同的应用场合采用不同的控制方法。

关键词： 串联谐振 全桥逆变器 PAM PFM