[發明專利]采用高頻多電平逆變器的串聯諧振高壓電源

有效

• 申請號: 201010291111.4
• 申請日: 2010-09-25
• 公開（公告）號: CN101958655A
• 公開（公告）日: 2011-01-26
• 發明（設計）人: 劉闖
• 申請（專利權）人: 劉闖
• 主分類號: H02M7/12
• 分類號: H02M7/12;H02M3/335;H02M3/338
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種串聯諧振高壓電源(200)，包括：

不可控整流器(50)，該整流器(50)被配置來給逆變器(40)穩定的輸入電壓(23)；逆變器(40)將輸入的穩定直流電壓轉換為多種脈沖電平輸出，用來對串聯諧振的幅度進行調整；串聯諧振電路(90)由外加電容與變壓器的漏感組成，如果變壓器(44)的漏感不足，可外加電感(24)，將逆變器(40)輸出的脈沖電平轉換為正弦波形，以便于變壓器(44)升壓；不可控整流器(60)對高頻高壓正弦電壓整流，n級整流器的串聯作用可使輸出直流電壓升高n倍。

2.根據權利要求1的串聯諧振高壓電源(200)，其特征是，所述的不可控整流器(50)是對電網電壓整流，包含的整流器數量由逆變器(40)的輸出電平數量決定，整流器(46，48)以串聯連接，變壓器42的次級雙繞組保證各整流器中的電流、電壓相位相同，相應的二極管同時導通，使得串聯電容組(36，38)均壓充電。

3.根據權利要求1的串聯諧振高壓電源(200)，其特征是，逆變器(40)增加了開關管(28)，可形成多種導通方式，輸入直流電壓有兩種，根據開關管不同的導通方式，逆變器(40)的輸出有5種狀態，分別稱為2正向諧振、1正向諧振、自由諧振、1反向諧振和2反向諧振。

4.根據權利要求3的串聯諧振高壓電源(200)，其特征是，逆變器(400)輸出狀態概括為正向諧振、自由諧振和反向諧振，正向諧振是逆變器輸出的脈沖電壓方向與諧振電流方向相同，對諧振電流起到加強作用；自由諧振是逆變器輸出脈沖電壓為零，對諧振電流無影響；反向諧振是逆變器輸出的脈沖電壓方向與諧振電流方向相反，使得諧振電流減弱。

5.根據權利要求4所述的狀態原則，其特征是，同一狀態，諧振電流(34)的不同方向對應不同的開關導通方式，逆變器(40)采用軟開關控制，在諧振電流(34)的過零點切換開關管的狀態，以使得開關損耗為零。

6.根據權利要求3所述的逆變器(40)的5種狀態，其特征是，每種狀態的作用周期設置為串聯諧振周期一半的整數倍。

7.根據權利要求1的串聯諧振高壓電源(200)，其特征是，電容器與電感的容量確定，串聯諧振頻率和逆變器(40)的開關頻率也確定，且開關頻率與串聯諧振頻率始終保持相同。

8.根據權利要求1的串聯諧振高壓電源(200)，其特征是，不可控整流器(60)的輸出電壓提高的倍數由變壓器初、次級匝數比，次級繞組數量和每個次級繞組連接的整流器級數決定，變壓器(44)每個次級繞組連接多級整流器，不同次級繞組連接的整流器之間串聯，次級繞組連接的多級整流器增加電容器(54，62)，所流過的電流為零時，各整流器的相應二極管同時導通，保證電容器(64)和電容器(68)均壓充電，且無整流損耗。

9.根據權利要求8中的不可控整流器(60)，其特征是，次級繞組連接的多級整流器中的電容器應滿足如下關系：電容器(54)與電容器(56)容量相同，電容器(62)與電容器(66)容量相同。

10.根據權利要求1中的串聯諧振高壓電源(200)，其特征是，一種無超調且不影響快速性的升壓方法，串聯諧振電路(90)中，電容電壓(32)與諧振電流(34)需進行限制，以保護逆變器(40)和不可控整流器(60)中的開關管和二極管，在升壓階段，輸出電壓給定值并不直接為目標值，而是逐漸升高，收斂于目標值，輸出電壓給定值上升至目標值的95％之前，輸出電壓給定值以2正向諧振狀態使得輸出電壓(17)升高的幅度上升，使之以最快的速度升高，此時，若是查表判斷下一時刻為反向諧振狀態強制為自由諧振狀態，電容電壓(32)與諧振電流(34)超過限定值，下一狀態也強制為自由諧振狀態，輸出電壓給定值達到目標值的95％以后，輸出電壓給定值以1正向諧振狀態使得輸出電壓(17)升高的幅度上升，快速收斂到目標值，判定為自由諧振狀態的情況強制為反向諧振，以保證整個電壓上升過程輸出電壓無超調現象。