[發明專利]雙頻率感應加熱電源及其逆變電路的控制方法

有效

• 申請號: 201410289224.9
• 申請日: 2014-06-24
• 公開（公告）號: CN104052324A
• 公開（公告）日: 2014-09-17
• 發明（設計）人: 冷朝霞;劉慶豐;尚麥霞;田地
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: H02M7/487
• 分類號: H02M7/487;H02M7/5387;H05B6/06;H05B6/04
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 李娜

1.雙頻率感應加熱電源，其特征在于，包括二極管箝位全橋多電平逆變電路(2)，所述二極管箝位全橋多電平逆變電路(2)分別與直流電源(1)和單感應線圈負載電路(3)連接；

所述二極管箝位全橋多電平逆變電路(2)由三個串聯支路并聯而成，串聯支路一由分壓電容C₁和分壓電容C₂串聯組成，串聯支路二由功率開關管MOSFET?G_a1、功率開關管MOSFET?G_a2、功率開關管MOSFET?G_a3、功率開關管MOSFET?G_a4串聯組成，串聯支路三由功率開關管MOSFET?G_b1、功率開關管MOSFET?G_b2、功率開關管MOSFET?G_b3、功率開關管MOSFET?G_b4串聯組成；所述分壓電容C₁、功率開關管MOSFET?G_a1的漏極、功率開關管MOSFET?G_b4的漏極分別與直流電源(1)的正極連接，所述分壓電容C₂、功率開關管MOSFET?G_a4的源極、功率開關管MOSFET?G_b1的源極分別與直流電源(1)的負極連接；所述功率開關管MOSFET?G_a2和功率開關管MOSFET?G_a3還并聯有箝位支路一，箝位支路一由二極管VD₁和二極管VD₂串聯組成，所述功率開關管MOSFET?G_b3和功率開關管MOSFET?G_b2之間還并聯有箝位支路二，箝位支路二由二極管VD₃和二極管VD₄串聯組成；所述分壓電容C₁和分壓電容C₂之間的節點、二極管VD₁和二極管VD₂之間的節點、二極管VD₃和二極管VD₄之間的節點均接地。

2.如權利要求1所述的雙頻率感應加熱電源，其特征在于，所述單感應線圈負載電路(3)由感應線圈L和輔助諧振電路連接組成，所述輔助諧振電路由諧振電感L₁和諧振電容C₃串聯后再與諧振電容C₄并聯而成。

3.如權利要求1所述的雙頻率感應加熱電源，其特征在于，所述輔助諧振電路連接至功率開關管MOSFET?G_a2和功率開關管MOSFET?G_a3之間的節點，所述感應線圈L連接至功率開關管MOSFET?G_b2和功率開關管MOSFET?G_b3之間的節點。

4.用于雙頻率感應加熱電源的二極管箝位全橋多電平逆變電路的控制方法，具體包括以下步驟：

步驟1：-θ₁～θ₁區間，功率開關管MOSFET?G_b3、功率開關管MOSFET?G_a3與二極管VD₂、二極管VD₃導通，二極管箝位全橋多電平逆變電路(2)輸出零電壓；

步驟2：θ₁～θ₁+α區間，二極管箝位全橋多電平逆變電路(2)輸出電流通過功率開關管MOSFET?G_b1、功率開關管MOSFET?G_b2、功率開關管MOSFET?G_a2、功率開關管MOSFET?G_a1的極間反并二極管續流，二極管箝位全橋多電平逆變電路(2)輸出電壓E，此時輸出電壓已換相，輸出電流未換相；

步驟3：θ₁+α～θ₂區間，功率開關管MOSFET?G_a1、功率開關管MOSFET?G_a2、功率開關管MOSFET?G_b2、功率開關管MOSFET?G_b1導通，二極管箝位全橋多電平逆變電路(2)輸出電壓E，輸出電流換相；

步驟4：θ₂～π-θ₂區間，功率開關管MOSFET?G_a1、功率開關管MOSFET?G_a2、功率開關管MOSFET?G_b2與二極管VD₄導通，分壓電容C₁放電，分壓電容C₂充電，二極管箝位全橋多電平逆變電路(2)輸出電壓E/2；分壓電容C₁的電壓降低，其變化量為ΔU_C1，分壓電容C₂的電壓增加，其變化量為ΔU_C2，ΔU_C2＝-ΔU_C1；

步驟5：π-θ₂～π-θ₁區間，重復所述步驟3二極管箝位全橋多電平逆變電路(2)的運行狀態，二極管箝位全橋多電平逆變電路(2)輸出電壓E；

步驟6：π-θ₁～π+θ₁區間，功率開關管MOSFET?G_a2、功率開關管MOSFET?G_b2和二極管VD₄、二極管VD₁導通，二極管箝位全橋多電平逆變電路(2)輸出零電壓；

步驟7：π+θ₁～π+θ₁+α區間，二極管箝位全橋多電平逆變電路(2)輸出電流通過功率開關管MOSFET?G_a4、功率開關管MOSFETG_a3、功率開關管MOSFETG_b3、功率開關管MOSFETG_b4的極間反并二極管續流，二極管箝位全橋多電平逆變電路(2)輸出電壓-E，輸出電壓已換相，輸出電流未換相；

步驟8：π+θ₁+α～π+θ₂區間，功率開關管MOSFET?G_b4、功率開關管MOSFETG_b3、功率開關管MOSFETG_a3、功率開關管MOSFETG_a4導通，二極管箝位全橋多電平逆變電路(2)輸出電壓-E，輸出電流換相；

步驟9：π+θ₂～2π-θ₂區間，二極管VD₃與功率開關管MOSFET?G_b3、功率開關管MOSFET?G_a3、功率開關管MOSFET?G_a4導通，分壓電容C₁充電，分壓電容C₂放電，二極管箝位全橋多電平逆變電路(2)輸出電壓-E/2；分壓電容C₁的電壓增加ΔU_C1，分壓電容C₂的電壓降低ΔU_C2，ΔU_C2＝-ΔU_C1；

步驟10：2π-θ₂～2π-θ₁區間，重復所述步驟8二極管箝位全橋多電平逆變電路(2)的運行狀態，二極管箝位全橋多電平逆變電路(2)輸出電壓-E；

其中，θ₁為開關角度一、θ₁∈[0,π/2]，θ₂為開關角度二、θ₂∈[0,π/2]，θ₂>θ₁，α為輸出電流滯后于輸出電壓的角度。