3.2 fs对谐振电流峰值的影响1

    当fs≥fcn时，U0＝Uin谐振过程只存在正向谐振电流，故依据电流守恒，即ir经变压器转换整流后的平均值即为输出电流，可得到谐振电流峰值ir,p为：
   

    因U0＝Uin时电路已不存在反向谐振电流，此时增大fs，ir,p减小，在一定负载条件下，因开关频率的最大值fs,max＝fr，故正向谐振电流峰值的最小值min ir,p为
   

    3.3 fs对谐振电流峰值的影响2

    当fs＜fcn、U0＜Uin时，由U0＝8UmCrfsR0/n2可知，U0∝fs，电路具有线性调压特性。此时睹振电流峰值：
   

    3.4 负载对调压特性的影响

    一般静电除尘器等效电阻的变化范围很大，故轻载下采用调频控制方式时，临界调压频率将非常低，基本上不具有凋压的特性。

4 原有控制方式的改进方案

    通过以上分析可得，传统的串联谐振电流断续工作模式的控制方法存在调压的I临界频率低、轻载调压特性差的缺点，下面将讨论一些改进的方法。

    4.1 减小Cr以提高线性调压的临界频率

    由线性凋压临界频率公式fcn＝n2/(8CrR0)可知，减小Cr可以提高线性调压fcn。但受高压变压器寄生电容、漏感及fs。的限制，Cr允许变化的范围很小，且与静电除尘器等效电阻的变化相比更是微乎其微，故通过减小Cr来改善串联谐振电流断续模式下的调压特性作用很小。

    4.2 脉冲宽度控制

    传统的串联睹振电流断续工作模式下，功率器件驱动的关断时刻在谐振电流反向续流谐振过程中，这样可以实现功率器件的零电流零电压关断，但这也带来一个问题，就是正向谐振处于不控状态，调压特性变差。故可通过改变功率器件驱动的关断时刻处于正向谐振过程中，从而通过改变脉冲宽度来调节输出电压。此方法的缺点是关断电流较大，开关管的关断损耗大。

    4.3 调节直流母线电压

    静电除尘器稳态时需要工作在接近闪络电压处的某一工作点上，但实际中受各种因素的影响，闪络电压会发生变化，故电路需要动态的调整Uout到某一新的工作点上。为了保持串联谐振电流断续工作模式下具有控制简单、能够实现软开关的优点，可采用调节Uin来调节Uout的控制方式，此时高频逆变桥始终工作在其允许的最大频率处，由前述3.2节分析可知，此时谐振电流的峰值最小。因网络电压的变化是一个相对缓慢的过程，故采用传统的三相可控硅相控整流电路就可实现Uin的改变，达到动态调整高压输出电压的目的。

5 仿真研究及分析

    本文通过仿真对调频、改变脉冲宽度以及调节Uin3种调节Uout的调压方式进行了对比研究，图7分别给出了频率、占空比、Uin与Uout的关系曲线，从图中可知频率和占空比与输出电压是非线性关系。

图8 不同控制方式下ir,p及谐振电流有效值的对比曲线

6 实验研究

    一台实验样机已经构建完成并用于实验研究，系统的关键参数如下：Lr＝6μH；Cr＝9μF；变压器变比n＝120；输出负载R0＝47.8 kQ。
    下面给出了采用调节Uin、Uout的控制方式下所得到的实验波形，图9为直流母线电压Uin和Uout的关系，图10为Uin＝290 V时的谐振电流和驱动波形，图中谐振电流正向谐振结束后的反向谐振过程是因高频高压变压器的寄生电容所产生的，实验中利用这一点实现了功率器件的零电压零电流关断。

图9 实验测量Uin与Uout的关系曲线

图10 驱动电压及谐振电流波形

7 结 语

  本文分析了高压静电除尘电源在串联谐振电流断续工作模式下的调压特性，指出了在采用调频控制方式下，当fs＞fcri时电路将不具有调压特性。进而比较了调频控制、调节占空比控制和调节输入电压控制3种控制方式下电路的调压特性，得出了采用调节Uin的方式能够实现线性的调压特性，且谐振电流的峰值及谐振电流有效值小的结论，适合应用于高频大功率静电除尘电源。