全桥式逆变器/双极性控制方式

全桥式逆变器是全桥式(Full Bridge)PWM DC/DC转换器的主要组成部分，其主电路如图1所示，它是由四只开关管V1～V2，及其反并联二极管D1～D4，和输出变压器Tr，等组成的。输人直流电源电压为Ui，输出交流电压为U。，变压器Tr，的初级绕组接于两桥臂中点A和B两点，变压器的初级绕组匝数为w1，次级绕组匝数为W2，变比Κ=W1/W2。全桥式逆变器可以采用双极性控制、有限双极性控制和移相控制方式。

1.双极性控制方式

全桥式逆变器采用双极性控制方式的工作波形如图1(b)、(c)所示。开关管V1～V2采用的是PWM控制方式。在一个开关周期TS的前半周，开关管V1和V4导通，导通时间为TOn，DU为占空比,

后半周期开关管V2和V3导通，导通时间也为TOn。在开关管V1和V4导通时，如不计开关管的通态压降，则变压器初级绕组上的电压为UAB=-Ui;在开关管V2和V3导通时，初级绕组上的电压为uAB=-Ui;在开关管V1和V4与V2和V3都关断时，初级绕组上的电压UAB=0，在变压器次级开路时，变压器初级绕组上电压UAB的波形，如图1(b)所示，是一个方波电压。调节开关管的导通时间，亦即调节占空比DU，就可以调节电压uAB的脉冲宽度，从而达到调节电压UAB有效值大小的目的。次级电压U。的波形与UAB相同，其幅值为Ui/K.

如果次级接的是电阻负载RLd，则流过负载的电流为isO。电流is，的波形与电压UO、UAB相同，其幅值为

。变压器初级电流iP的波形和次级电流is相同，其幅值

。此式也可以写成

式中R1，为次级负载电阻RLd;折算到初级的值。可知，如果变压器为理想变压器，则接在变压器次级的负载电阻RLd与不用变压器，而在A、B两端直接接人电阻R1的效果是一样的。故在开关管V1和V4导通时，流过V1和V4的电流为

，在开关管V2和V3导通时，流过V2和V3的电流也为

，此时开关管V1～V4的反并联二极管D1～D4中没有电流流过。

图3-29 双极性控制方式

如果在变压器的次级接的是电感负载L，在开关管V1和V4导通时，变压器初级电压为UAB=Ui，次级电压UO=K0在电压UO的作用下，负载电流 从零开始增加，增加的速度为

。此电流在

时，即开关管V1和V4将关断时达到最大值

在开关管V1和V4关断时，此 电流不可能发生突然变化，仍将按照原来的方向流动。故必将使二极管D3和D2导通，于是电压UAB=-Ui,Uo的极性反向。在反向电压的作用下 ，负载电感电流将减小，减小的速度与开关管V1和V4开通时的增加速度相同。在这种情况下，变压器初级和次级的电压波形，和电阻负载时有 很大的差别，出现了一块阴影面积。在纯电感负载时此阴影的面积，和电阻负载时的UAB：面积大小相同。故输出电压Uo的波形不仅由开关管v1和v4的导通状态决定，而且还与负载的性质有关。当占空比DU≥

，即开关管V1和v4的导通时间Ton≥Ts/4时，电压UAB的波形变成脉宽为180°电角的方波。即当DU在

～1的范围内变化时，电压UAB和Uo始终是180°脉宽的方波，不受占空比Du变化的影响。由以上分析可知，全桥式逆变器在电感负载时不宜采用这种脉宽控制方式。