串联逆变器主电路如 图 3-1 所示，由四个功率 MOSFET 开关管 S1～S4 构成 H 桥逆变电路，R1～ R4,C1～C4,D11～D14组 成放电阻止型吸收电路，
C5～C8为功率 MOSFET 器 件 的 输 出 电 容 ， D1～ D4为 MOSFET 自身所带的续流二极管，高频变压器 T 起负载阻抗匹配 作用。C 为负载槽路谐振电容，O LO,RO为高频感应炉等效参数。
吸收电路
由于功率 MOSFET 的开关速度很快，通常工作在很高的频率，这样不 可避免地在主电路的分布电感上会产生很大的尖峰电压。过大的尖峰电 压加在器件上，可能会损坏器件，因此需在功率 MOSFET 的漏源之间加吸 收电路[34]。吸收电路的种类很多，本文选用的吸收电路为放电阻止型吸 收电路，如图 3-1 所示。此吸收电路的工作原理如下：
a. 设S1，S4先导通，吸收电路中C1，C4上的电压为逆变器输入端电压 U ，方向为上正下负，由于d S1导通时电压近似为零，二极管D11、D14 上的电压也为逆变器输入端电压U ，方向为上负下正。d S2、S 上的3 吸收电路中C2、C 上的电压为逆变器输入端电压3 U ，方向为上正下d 负，二极管D12、D 上的电压为零。 13
b. S1，S4关断，由于在关断过程中，分布电感会产生很大的尖峰电压，
当S1，S4上的电压超过U 时，尖峰电压会分别通过d C1、R1和R4、C4 放电。待吸收电路放电结束后，S1，S4完全关断，此时S2,S 尚未开3
通，S1，S4,S2,S 上的电压为3 Ud /2，C1、C4、C2、C 上的电压为3 U ，方向都为上正下负。二极管d D11、D14、D12、D 上的电压为13 Ud /2， 方向都为上负下正.
c. S1，S4完全关断后,若尚未开通S2,S ，则电流会经3 D2、D 续流，3 S1， S4上的电压为U ，方向都为上正下负，d S2,S 上的电压为零。3 C1、C4、 C2、C 上的电压仍为3 U ，方向都为上正下负。二极管d D12、D 上的13 电压为零，二极管D11、D14上的电压为U ，方向为上负下正。 d
由上述的分析可见，在吸收尖峰电压的过程中，C1、C4、C2、C 上3 的电压始终为逆变器输入端电压U ，开关器件上的电压基本不会超过d U 。因此此吸收电路具有抑制关断浪涌电压的良好效果，非常适合于高d
频开关。
高频变压器
高频感应加热的负载等效阻抗通常较低，如果把逆变器输出电压直 接加到负载电路两端，负载电流将达到数百安甚至数千安，已远超出器 件所能承受的电流能力，所以必须降低逆变器的输出电压幅值。但是，
这样会使电压达不到额定值。此外，当负载谐振起来以后，补偿电容上 的电压为逆变器输出电压幅值 Q 倍（Q 为负载品质因数），所以对补偿电 容的耐压要求过高。解决上述问题常用变压器实现负载阻抗的匹配。根 据变压器理论，变压器原边等效阻抗等于副边阻抗的 K2倍（K 为变压器 变比），因此对于逆变器来说，负载阻抗大大提高了，输出电压也能提高 到额定值，流过开关器件的电流减小到允许范围之内，减轻了对补偿电 容的要求。也可用静电耦合法实现，采用无源元件，提高不同的电路拓 扑改变负载阻抗，在一定条件下可以省去负载匹配变压器[24]。本文采用 高频变压器实现负载匹配。
本文取的高频变压器原副边匝数比n=12。变压器的设计需考虑铁 芯材料、铁芯尺寸及变压器绕组。不同工作频率的变压器，可以选择不 同磁性材料的铁芯和不同的铁芯尺寸规格，目前广泛应用的磁性材料主
第三章 逆变控制系统设计
要有硅钢片、铁氧体、非晶态合金、微晶合金、坡莫合金和铁粉芯等。
其中铁氧体是铁和其它金属元素的复合氧化物，用作软磁材料的主要有 锰锌、镍锌和镁锌几类铁氧体，其最大的优点是电阻率可以做得很高，
因此高频损耗小，所以工作频率高，可达几百千赫兹甚至几十兆赫兹。
本文选用的为 MXO-2000 锰锌铁氧体,导磁率较高，在一定线圈匝数 时，通过不大的激磁电流就能有较高的磁感应强度，线圈就能承受较高 的外加电压，因此在输出一定功率要求下，可减轻磁芯体积。磁感应强 度中等，电阻率高，损失低，价格便宜，其工作频率可以达到 500kHz。
考虑到铁芯漏磁小，变压器绕制、维护方便，有利于散热等条件，选择 铁芯结构为 EE 型。
§3.1.1 频率跟随
根据第二章分析可知，电源可工作在容性，感性，谐振三种工作状 态。工作于容性状态时，换流瞬间开关管会受到浪涌电流和浪涌电压的 冲击；工作在感性时，换流瞬间开关管会受到浪涌电压冲击；而工作于 谐振状态时，可以减小开关损耗，提高功率因数，以利于开关管在较高 频率下工作。
为了工作于谐振状态，必须使逆变器输出电压和电流保持相位相同。
而感应加热电源工作时，随着负载温度的变化，负载的固有谐振频率会 发生变化。要保持逆变器的输出电压，电流相位一致，就必须使驱动开 关管的脉冲频率与负载谐振频率始终保持一
致。
§3.1.2 死区宽度对逆变器性能的影响 为了避免上下桥臂直通短路，在两路驱动 信号之间需留有一定的死区，死区宽度与器件 的开关损耗和逆变器运行性能密切相关。
逆变电路中，如果器件为理想开关，开关
过程可以在瞬间完成，则不存在关断损耗。但 图 3-2 功率 MOSFET 的关断过程
实际上关断需要一段时间，关断时的理论波形如图 3-2 所示[12]，可见，
第三章 逆变控制系统设计
V ——负载电压有效值，
C——逆变桥臂上 MOSFET 的输出电容