[發明專利]一種基于全橋逆變電路的倍頻感應加熱電源

有效

• 申請號: 201410211212.4
• 申請日: 2014-05-19
• 公開（公告）號: CN103974478A
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發明（設計）人: 畢闖;向勇;胡金剛;李亞君
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H05B6/06
• 分類號: H05B6/06;H02M7/5387;H02M5/16
• 代理公司: 成都宏順專利代理事務所(普通合伙) 51227
• 代理人: 李順德;王睿

技術領域

本發明屬于電子電路技術，具體的說是涉及一種基于全橋逆變電路的倍頻感應加熱電源。

背景技術

感應加熱是相對于傳統電阻的電流熱效應加熱及火焰加熱而言的一種新型加熱方式，它是一種高效、節能、節材、環保、安全的先進加熱技術。感應加熱電源的核心器件是電力半導體功率器件，電力半導體器件的制造水平(功率容量、工作頻率、損耗等)決定了感應加熱電源的技術水平。隨著感應加熱電源的應用不斷拓展到各個領域，對感應加熱電源的要求越來越高，不僅是功率容量越來越大，加熱交變電流的頻率也越來越趨向高頻化。傳統的場效應晶體管(MOSFET)的工作頻率高，但是功率容量小，因此在中大功率感應加熱電源中絕緣柵雙極性晶體管(IGBT)單管和模塊被逐漸采用，IGBT由于有拖尾電流因此工作頻率較難提高。雖然采用軟開關技術可以提高器件的工作頻率，但是軟開關需要加入諧振網絡，這會導致設備的成本上升，也會影響設備的穩定性。

發明內容

本發明的目的是提供一種用于高頻淬火的基于全橋逆變電路的感應加熱電源。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案是：

一種基于全橋逆變電路的感應加熱電源，包括全橋逆變電路和負載匹配變壓器以及分離諧振電容；其中，全橋逆變電路由逆導型IGBT開關管S_1U、S_1D、S_2U、S_2D構成，全橋逆變電路接電源電壓V_d；其中S_1U和S_1D相連構成左橋臂(leg1)，S_2U和S_2D相連構成右橋臂(leg2)，S_1U和S_2U的集電極接電源電壓V_d的正極，S_1D和S_2D的發射極接電源電壓V_d的負極；S_1U的發射極和S_1D的集電極相連接構成左橋臂中點，S_2U的發射極和S_2D的集電極相連接構成右橋臂中點。

變壓器初級線圈包括2組，其匝數分別為N_p1和N_p2且N_p1和N_p2相等，N_p1線圈的同名端接左橋臂的中點，N_p2線圈的同名端接右橋臂的中點，N_p1和N_p2的異名端相連接，構成初次線圈中點。變壓器的次級線圈從同名端開始依次串接等效電感和等效電阻到異名端。

諧振電容C₁和C₂串聯跨接在電源V_d兩端，串聯結點構成電容中點，電容中點與變壓器的初級線圈中點連接。

開關管S_1U、S_1D、S_2U、S_2D的驅動信號的周期相等均為2T，且均為高電平占空比為25％的方波信號；其中，在一個周期2T內，驅動信號上升沿的時序關系為：S_1D上升沿滯后于S_1U上升沿T/2，S_2U上升沿滯后于S_1D上升沿T/2，S_2D上升沿滯后于S_2U上升沿T/2。

本方案在傳統的全橋逆變基礎上，修改了諧振電容和匹配變壓器的組成；將一個諧振電容分為兩個，組成了一只橋臂；而將變壓器的初級線圈分成兩個，次級線圈保持不變；驅動信號采用25％的分時掃描的方法。這樣在不增加IGBT的情況下，解決了頻率加倍的問題。傳統的倍頻是在每只IGBT上均并聯IGBT，這樣增加了驅動信號的個數和復雜程度。本發明可以方便地對傳統拓撲進行直接改進，同時也很方便控制。

附圖說明

圖1為本發明的基于全橋逆變電路的感應加熱電源的電路結構圖；

圖2為開關管驅動波形示意圖；

圖3為仿真模式下負載R的電流波形和開關管的波形示意圖；

具體實施方式

下面結合附圖，詳細描述本發明的技術方案