5.2.1　逆变驱动电路结构

美国Sandia国家实验室提出的电子安全系统组成基本框架一直沿用至今,该系统采用三个能量隔离开关实现冗余保险,而三个能量开关中,有两个静态开关,一个动态开关。实践证明该组成结构电路结构简单、可靠。从电力电子学科的角度来看,系统中只有其中的动态开关参与功率变换。因此,本书也选择基于单开关拓扑结构来实现压电变换器的逆变驱动电路。

考虑到电子安全系统空间的限制,对于采用单开关设计的变换器,结合上文对输入匹配网络的分析和压电变压器集总参数等效电路模型的结构特点,本书采用E类拓扑电路,如图5.2所示。该电路的特点是简单,所需空间较小,能工作在高频状态,在实现理想零电压开关的条件下,理论功率转换效率可达100%。

图5.2　E类开关变换器经典拓扑电路

含有压电变压器的E类拓扑电路如图5.3所示,该拓扑电路需要一个外接的电感来实现驱动变压器高效工作。该电感在电路中实现的功能有,串联电感和压电变压器的输入电容组成一个低通滤波器,使其输入电压波形更接近一个正弦波,这样不仅可以使压电变压器工作在低电压应力状态下,而且也可以滤除高次谐波的影响,作为一个输入匹配网络,降低回路电流,减少变换器的能量损失;创造零电压开关的实现条件,使逆变电路的功率场效应管工作在软开关状态,且该条件不依赖于压电变压器的自身参数;降低了变换器对系统电源的传导电磁干扰噪声。

图5.3　含有压电变压器的E类拓扑电路