[發(fā)明專利]一種超高頻MHz大功率變換裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310128948.0
• 申請日: 2013-04-15
• 公開（公告）號: CN103337979A
• 公開（公告）日: 2013-10-02
• 發(fā)明（設計）人: 黃守道;李中啟;王輝;李孟秋;高劍;羅德榮
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: H02M7/49
• 分類號: H02M7/49
• 代理公司: 湖南省國防科技工業(yè)局專利中心 43102
• 代理人: 李傳中

技術領域

本發(fā)明涉及電力電子領域，尤其涉及超高頻大功率變換裝置。

背景技術

隨著現(xiàn)代工業(yè)的高速發(fā)展，越來越多領域需要超高頻大功率變換器，比如說高頻感應加熱系統(tǒng)、電磁共振式無線電能傳輸系統(tǒng)等。目前，國內外超高頻（MHz）大功率變換器幾乎還是空白，超高頻大功率變換器主要采用軟開關技術，但是超高頻大功率變換器的功率器件、無源器件、電纜、布線、接地、屏蔽等均有許多特殊要求。所以，采用軟開關技術是實現(xiàn)超高頻大功率變換器的可靠性差，當系統(tǒng)對電力電子裝置的頻率有更高的要求時，即使是采用軟開關技術也不能滿足要求。

發(fā)明內容

針對現(xiàn)有技術的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種適用于超高頻大功率能實現(xiàn)了頻率與能量的同時增大的電力電子裝置。

一種超高頻MHz大功率變換裝置，其特征在于：所述裝置是對電力電子拓撲結構進行組合，能將N個頻率為f的能量通過組合，得到頻率為Nf且功率增大N倍的新能量。

假設（當）基波U₁₊為一個頻率為f，電壓幅值為V，占空比為D=1/2N的方波。把基波U₁₊的相位依次向后移動π/N，得到U₂₊，U₃₊，….?U_n+共N個正基波。然后把得到的U₁₊，U₂₊，U₃₊，….?U_n+共N個正基波取反，相位向后移動π/N，可得到U_1-，U_2-，U_3-，….?U_n-共N個負基波，最后，把N個正基波和N個負基波相組合。即得到了頻率為Nf、電壓幅值為V、D=0.5且功率增大N倍的方波，經(jīng)過LC諧振腔后，電感L上的信號是正弦波。非常適合做電磁諧振式無線電能傳輸系統(tǒng)的發(fā)射電源。同樣，當基波為電流信號時，也可以實現(xiàn)以上功能。

所述組合可以是單管正激式拓撲、單管反激式拓撲、全橋拓撲或半橋拓撲組合。

所述能量可以是電流信號或電壓信號。

所述能量可以采用單相輸出或多相輸出。

本發(fā)明的有益效果是：結構簡單、可靠性強、輸出的頻率超高，適用于超高頻大功率電力電子裝置。

附圖說明

下面結合附圖對本發(fā)明作進一步的描述。

圖1是采用類單相全橋拓撲結構的頻率與能量倍增技術總體結構圖；

圖2是采用類單相半橋拓撲結構的頻率與能量倍增技術總體結構圖；

圖3是類單相半橋拓撲結構的頻率與能量兩倍增技術總體結構圖；

圖4是頻率與能量兩倍增技術的PWM驅動與輸出電壓波形；

圖5頻率與能量驅動四倍增技術的PWM驅動與輸出電壓波形；

具體實施方式

以下結合附圖進一步說明本發(fā)明。

本發(fā)明提供一種應用于超高頻大功率場合的電力電子裝置。它將N個頻率為f?的能量進行有效的組合，可以得到一個新的能量，新能量的頻率為Nf且功率增大N倍，實現(xiàn)了頻率與能量的同時增大。

采用頻率與能量倍增技術，現(xiàn)有的電力電子拓撲結構經(jīng)過適當?shù)慕M合（單管正激式拓撲、單管反激式拓撲、全橋拓撲、半橋拓撲等）都可以實現(xiàn)頻率與能量增大。采用單相輸出或多相輸出都可以滿足要求。

假設基波U₁₊為一個頻率為f，電壓幅值為V，占空比為D=1/2N的方波。把基波U₁₊的相位依次向后移動π/N，得到U₂₊，U₃₊，….?U_n+共N個正基波。然后把得到的U₁₊，U₂₊，U₃₊，….?U_n+共N個正基波取反，相位向后移動π/N，可得到U_1-，U_2-，U_3-，….?U_n-共N個負基波，最后，把N個正基波和N個負基波相組合。即得到了頻率為Nf、電壓幅值為V、D=0.5且功率增大N倍的方波，經(jīng)過LC濾波后可得到標準的正弦波。同樣，當基波為電流信號時，也可以實現(xiàn)以上功能。