基于MOSFET高频大功率逆变电源主电路拓扑结构的研究

摘要

目前在研究和开发大容量的并联逆变中频电源的同时，研制结构简单，易于频繁起动的串联逆变高频电源是国内高频感应装置领域有待解决的问题.基于此种需要，本课题主要研究设计一种高频（1MHz以上）大功率全固态感应加热电源逆变电路的拓扑结构。通过参考比较几种高频逆变电路，选择设计一种大功率逆变拓扑结构,为以后电源装置的设计调试、减少器件成本及提高工作效率提供良好的前期准备。 为提高逆变器工作频率，详细分析了MOSFET的高频特性，认为高频损耗是影响逆变器工作频率的关键因素之一。因此，针对这种情况，提出高速MOSFET驱动器应具备的几点要求以及降低MOSFET高频开关损耗的几项措施。为提高逆变电源的输出功率，利用多管并联的方法增大整机容量。因此，对MOSFET多管并联的动静态均流特性进行了详细的分析。由于传统PWM硬开关电路的局限性，本文采用一种双零谐振型软开关技术降低开关损耗以及在高频情况下提高整机的可靠性。分析比较ZVS、ZCS两种谐振型软开关的基础上，选择了ZVS串联谐振逆变器。基于以上理论，分别选择了ZVS谐振型全桥串联逆变器、E类放大器以及推挽式E类放大器进行详细的理论分析，仿真比较以及小功率实验对照。通过实验对比，推挽式双E 类放大器更适合高频大功率的开发研制。因此，选择了推挽式双E类放大器制作了较高功率的逆变电源，并给出了实验结果。实验证明，相对于结构复杂，布线要求较高的全桥串联谐振逆变器，推挽式双E类放大器具有更高频率和较大功率的输出能力，适于推广。