[發明專利]虛功誘導環型諧振電源

無效

• 申請號: 200710057245.8
• 申請日: 2007-04-27
• 公開（公告）號: CN101295938A
• 公開（公告）日: 2008-10-29
• 發明（設計）人: 羅馬;郭秉楠;楊艷;丁麗麗;周香全;張泰峰
• 申請（專利權）人: 南開大學
• 主分類號: H02M7/523
• 分類號: H02M7/523
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種虛功誘導環型諧振電源，屬于固態逆變電源技術領域，主要用于金屬加熱和熔煉。

背景技術

目前廣泛應用的逆變器多為傳統的并聯補償逆變電路和串聯補償逆變電路。傳統的并聯補償逆變電路如圖1-1所示。其爐體電感L_p和補償電容C_p相并聯，直流電壓E_p與一個很大的電抗器L_dp串聯構成恒定電流源給逆變橋供電。它采用強迫換流，即在第一個橋臂的晶閘管T_p1和T_p2導通的狀態下強行觸發另一橋臂的晶閘管T_p3和T_p4，所以每一次換流都要經受四只晶閘管同時導通的過程，比較容易發生逆變顛覆，故起振成功率較低。此外，并聯補償型逆變器的輸出功率極易受爐壁厚度和爐料溫度的影響，爐壁增厚和爐料升溫都會嚴重降低其輸出功率。

圖1-2示出的是一種傳統的串聯補償逆變電路，直流電壓源E_s輸出的直流電經過平波電容C_ds濾波后，形成恒壓源，對串聯諧振逆變橋供電。電容C_ds通過晶閘管T_s1、T_s2和晶閘管T_s3、T_s4交替向電感線圈L_s放電，形成串聯諧振。此類電路的恒壓源供電模式決定了電壓逐步累加，最終形成電壓諧振，即|U_cs|＝QE_s，|U_Ls|＝QE_s。其中E_s是電源的輸出電壓，Q是L_sC_s串聯諧振回路的品質因數。該電路的特點是可以實現恒功率輸出，但是這種恒功率輸出是以增大諧振電容和電感上的電壓為代價。在高Q值時，諧振電容和電感上的電壓會是輸入電壓的Q倍，造成高電壓危險。比如此串聯諧振電路應用于中頻電源中，一般熔煉負載的Q值在10～20之間變化，所以，無論是爐體線圈還是補償電容所承受的中頻電壓都可能高達數萬伏。爐體線圈的電壓過高會導致線圈匝間短路而“放炮”，由此可發生爐體爆炸造成爐毀人傷。諧振電容器C_s上的電壓過高使得其所承受的虛功功率以平方關系急劇增長(虛功功率＝U_Cs²ωC_s)。由于Q值無法人為控制，只能通過降低輸入的直流電壓E_s來限制|U_Cs|和|U_Ls|，因此也大大降低了中頻電源的輸出功率P(P∝E_s²)，其結果是延長了冶煉的時間，增加了能耗。

圖1-3示出的是一種傳統的半橋串聯補償逆變電路。直流電壓源E_b輸出的直流電經過平波電容C_db濾波后，形成恒壓源，對串聯諧振逆變橋供電。串聯諧振電容C_b1和C_b2分別通過晶閘管T_b1和T_b2交替向電感線圈L_b放電，形成串聯諧振。此類電路的恒壓源供電模式決定了U_Cb1+U_Cb2＝恒定常數，所以逃脫不了電壓累加的弊端。

以上逆變器主電路均采用單回路諧振模式，且不具備將振蕩虛功誘導為實功的能力，受Q值規律的約束，在爐體感應線圈的Q值很高時，會出現諸多問題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，改變以往單回路諧振模式，提供一種虛功誘導環型諧振電源，具有諧振系統的Q值越高，其輸出功率越大的優越特性。