[實用新型]一種具有開環動態阻抗自匹配功能的功率變流電路

有效

• 申請號: 201320868622.7
• 申請日: 2013-12-27
• 公開（公告）號: CN203747687U
• 公開（公告）日: 2014-07-30
• 發明（設計）人: 王瀟;盧誠;金建輝;張英爭;謝鴻齡
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: H02M7/5387
• 分類號: H02M7/5387;H02M3/155;H02M1/34
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及一種具有開環動態阻抗自匹配功能的功率變流電路，屬于電力電子技術領域。

背景技術

在水下資源的探測設備中，需要用到一種失真度很小、頻帶很寬、負載阻抗為連續可調但要求輸出功率為恒定的中大功率正弦波輸出系統。從現有產品來看，技術方案幾乎都是采用模擬電路的功率放大方式，并用多抽頭變壓器實現輸出阻抗的有檔定點匹配。這樣，不僅使整機重量達110公斤左右，且能量利用率最高只有75%，更為嚴重的是在負載阻抗為連續變化時，用變壓器無法實現全范圍的連續阻抗匹配，此外，受變壓器繞制工藝中分布參數的影響，輸出波形的畸變率隨工作頻率的升高而明顯增大，因而，難以實現寬頻帶下頻率特性的一致性要求。

發明內容

本實用新型提供了一種具有開環動態阻抗自匹配功能的功率變流電路，用以解決傳統技術中利用體積龐大的阻抗匹配變壓器所帶來的能量利用效率低、不能進行動態阻抗自匹配、頻帶內的輸出功率和失真度不恒定的問題。

本實用新型的技術方案是：一種具有開環動態阻抗自匹配功能的功率變流電路，包括控制電路C和功率主回路Z兩大模塊；所述控制電路C包括精密整流電路、精密壓頻變換電路、二分頻電路、脈沖整形及耦合電路、對稱過零比較電路、光電耦合電路，功率主回路Z包括恒能量斬波電路、緩沖電路、逆變電路和濾波電路，所述緩沖電路包括續流二極管D5、緩沖電抗器L1、緩沖電容Cb，所述功率主回路Z中的直流電源E的正極與恒能量斬波電路的公共輸入端P0相連，直流電源E負極構成功率主回路Z的公共接地端、其分別與續流二級管D5的陽極、緩沖電容Cb的一端及逆變電路的接地端相連，緩沖電容Cb的另一端與逆變電路的公共輸入端P3相連接，恒能量斬波電路的輸出端P1分別與續流二級管D5的陰極、緩沖電抗器L1的一端相連，緩沖電抗器L1的另一端與逆變電路的公共輸入端P3相連。

所述恒能量斬波電路包括大功率場效應管Q1、Q2、?Q3、?Q4，二極管D1、D2、?D3?、D4及儲能電容Ca，場效應管Q1、Q3的漏極連在一起構成恒能量斬波電路的輸入端P0，場效應管Q1的源極經過兩個正向串聯的二極管D1、D2與場效應管Q2的漏極相連，場效應管Q3的源極經過兩個正向串聯的二極管D3、D4與場效應管Q4的漏極相連，儲能電容Ca的一端連在兩個二極管D1、D2的中間，儲能電容Ca的另一端連在兩個二極管D3、D4的中間，場效應管Q2、Q4的源極連在一起構成恒能量斬波電路的輸出端P1。?

所述逆變電路包括場效應管Q5、Q6、Q7、Q8，所述濾波電路包括濾波電容Cr、Ce、平波電抗器L2，場效應管Q5的漏極與場效應管Q7的漏極連在一起構成逆變電路的直流母線端P3，場效應管Q6的源極與場效應管Q8的源極連在一起構成逆變電路的公共接地端，濾波電容Ce的一端分別與場效應管Q5的源極、場效應管Q6的漏極、平波電抗器L2的一端相連，平波電抗器L2的另一端與濾波電容Cr的一端相連，濾波電容Cr的另一端分別與場效應管Q7的源極、場效應管Q8的漏極，濾波電容Ce的另一端與場效應管Q8的漏極相連，負載R_L并聯在濾波電容Cr的兩端。

本實用新型的具有開環動態阻抗自匹配功能的功率變流電路的主要工作過程為：

A、將需放大的輸入正弦交流電壓信號ui分為兩路，一路通過精密整流電路轉換得到高精度的脈動直流電壓信號，另一路通過對稱過零比較電路轉換得到幅值對稱的矩形波電壓信號；?

B、將得到的高精度的脈動直流電壓信號通過精密壓頻變換電路轉換得到單極性調頻脈沖群電壓信號；

C、將得到單極性調頻脈沖群電壓信號通過二分頻電路后，再通過脈沖整形及耦合電路處理后得到恒能量斬波電路的控制信號，恒能量斬波電路通過此控制信號將恒能量斬波電路運行于受控LC串聯諧振電路方式，恒能量斬波電路通過儲能電容Ca在一個諧振周期內的充放電作用使恒能量斬波電路輸出的每個脈沖，不論其脈寬如何均精確地含1個單位的電能量；

D、將恒能量斬波電路輸出的脈沖通過緩沖電路降低瞬時能量的沖擊應力后在逆變橋直流母線P3上形成單極性調頻脈沖群能量波形；

E、將對稱過零比較電路輸出的幅值對稱的矩形波電壓信號通過光電耦合電路后得到逆變電路的控制信號，逆變電路通過此控制信號將逆變橋直流母線上的單極性調頻脈沖群能量波形逆變為單位時間內功率平均值與輸入信號ui成線性關系的雙極性交流調頻脈沖群能量波形；