[發(fā)明專利]一種電壓型高頻逆變電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711121475.6
• 申請(qǐng)日: 2017-11-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107959430A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-04-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王堯;劉衛(wèi)國(guó);魏晨露;趙心瀅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): H02M7/5387
• 分類號(hào): H02M7/5387
• 代理公司: 西北工業(yè)大學(xué)專利中心61204
• 代理人: 王鮮凱

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電力電子技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種電壓型高頻逆變電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

逆變電路的功能是實(shí)現(xiàn)直流電到交流電的變換，用于構(gòu)成各種交流電源，逆變電路根據(jù)直流側(cè)儲(chǔ)能元件形式的不同，可劃分為電壓型逆變電路和電流型逆變電路。電壓型逆變電路直流側(cè)的儲(chǔ)能元件為恒定電壓源，傳統(tǒng)的電壓型逆變電路典型代表有單相橋式逆變電路，半橋逆變電路等。橋式逆變電路如圖1所示，由4個(gè)開(kāi)關(guān)管V1，V2，V3和V4構(gòu)成，V1和V4同時(shí)開(kāi)通和關(guān)斷，V2和V3同時(shí)開(kāi)通和關(guān)斷，V1和 V4處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，V2和V3處于關(guān)斷狀態(tài)，反之當(dāng)V2和V3處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，V1 和V4處于關(guān)斷狀態(tài)，通過(guò)控制開(kāi)關(guān)管的開(kāi)通和關(guān)斷時(shí)序，可在負(fù)載端產(chǎn)生恒定頻率的交流方波電壓。電壓型橋式逆變電路開(kāi)關(guān)管數(shù)目多，開(kāi)關(guān)管的驅(qū)動(dòng)電路之間需要相互隔離，而且當(dāng)逆變電路的頻率升高時(shí)，開(kāi)關(guān)損耗和驅(qū)動(dòng)損耗較大，效率較低，同時(shí)由于開(kāi)關(guān)管的開(kāi)通和關(guān)斷動(dòng)作不是瞬時(shí)完成的，存在開(kāi)通和關(guān)斷時(shí)間，為了保證同一橋臂上下兩個(gè)開(kāi)關(guān)管不同時(shí)導(dǎo)通，驅(qū)動(dòng)信號(hào)之間需要設(shè)置死區(qū)時(shí)間，設(shè)計(jì)過(guò)程復(fù)雜。單相半橋式逆變電路開(kāi)關(guān)管數(shù)目只有2個(gè)，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)得到簡(jiǎn)化，但輸出交流電壓幅值減半，輸出功率減小，只適用于小功率場(chǎng)合，而且電壓型逆變電路一般多用于阻感性負(fù)載條件下，阻容性負(fù)載條件下，開(kāi)關(guān)管換流過(guò)程中負(fù)載電容會(huì)經(jīng)開(kāi)關(guān)管形成短路放電回路，燒毀開(kāi)關(guān)管。

發(fā)明內(nèi)容

要解決的技術(shù)問(wèn)題

為了避免現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提出一種電壓型高頻逆變電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

技術(shù)方案

一種電壓型高頻逆變電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其特征在于包括兩個(gè)開(kāi)關(guān)管Q1和Q2、以及兩個(gè)儲(chǔ)能電感L1和L2；兩個(gè)開(kāi)關(guān)管Q1和Q2以及兩個(gè)儲(chǔ)能電感L1和L2組成橋式結(jié)構(gòu)，每個(gè)橋的上橋臂為儲(chǔ)能電感，下橋臂為開(kāi)關(guān)管；所述兩個(gè)開(kāi)關(guān)管Q1和Q2的驅(qū)動(dòng)信號(hào)PWM1和PWM2的相位相差180°；所述兩個(gè)開(kāi)關(guān)管Q1和Q2相同；所述兩個(gè)儲(chǔ)能電感L1和L2相等。

當(dāng)負(fù)載為容阻性負(fù)載時(shí)，將D1二極管與Q1開(kāi)關(guān)管相串聯(lián)，將D2二極管與Q2 開(kāi)關(guān)管相串聯(lián)。

所述兩個(gè)二極管D1和D2相同。

所述兩個(gè)開(kāi)關(guān)管Q1和Q2采用C2M0025120D開(kāi)關(guān)管。

所述儲(chǔ)能電感L1和L2為L(zhǎng)1＝L2＝100uH。

所述兩個(gè)二極管D1和D2采用FR604二極管。

有益效果

本發(fā)明提出的一種電壓型高頻逆變電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，該逆變電路拓?fù)湟廊徊捎脴蚴浇Y(jié)構(gòu)，每個(gè)橋臂的上橋臂為儲(chǔ)能電感，下橋臂為開(kāi)關(guān)管，開(kāi)關(guān)管數(shù)目只有2個(gè)，2個(gè)開(kāi)關(guān)管互補(bǔ)開(kāi)通和關(guān)斷，開(kāi)關(guān)管之間共地連接，驅(qū)動(dòng)電路的電源之間無(wú)需隔離，驅(qū)動(dòng)電路得以簡(jiǎn)化，開(kāi)關(guān)管的兩路驅(qū)動(dòng)信號(hào)無(wú)需設(shè)計(jì)死區(qū)時(shí)間，該電路可適用于阻容性負(fù)載條件下，當(dāng)負(fù)載為純阻性時(shí)，輸出交流電壓方波幅值為直流電壓幅值兩倍，即輸出功率能力更強(qiáng)。

本發(fā)明有益效果：

1，與傳統(tǒng)的單相橋式逆變電路相比，本發(fā)明的電路拓?fù)浜烷_(kāi)關(guān)管的驅(qū)動(dòng)電路更加簡(jiǎn)單，開(kāi)關(guān)損耗更低；

根據(jù)本發(fā)明的逆變電路拓?fù)?圖2)可知，本發(fā)明的逆變電路只使用了兩個(gè)開(kāi)關(guān)管，與現(xiàn)有的單相橋式逆變電路相比開(kāi)關(guān)管數(shù)目減少一半，相對(duì)應(yīng)開(kāi)關(guān)管的驅(qū)動(dòng)電路減少一半，本發(fā)明的開(kāi)關(guān)管是共地連接，因此開(kāi)關(guān)管的驅(qū)動(dòng)電路電源無(wú)需隔離，驅(qū)動(dòng)電路得到簡(jiǎn)化，系統(tǒng)的復(fù)雜程度降低，開(kāi)關(guān)管的數(shù)目減少，開(kāi)關(guān)管的開(kāi)關(guān)損耗和驅(qū)動(dòng)損耗降低。

2，與傳統(tǒng)的單相橋式逆變電路相比，本發(fā)明的電路拓?fù)渲械拈_(kāi)關(guān)管在驅(qū)動(dòng)過(guò)程中無(wú)需設(shè)計(jì)死區(qū)時(shí)間。

傳統(tǒng)的橋式逆變電路，開(kāi)關(guān)管開(kāi)通和關(guān)斷不是瞬間完成的，為了防止同一橋臂上下兩個(gè)開(kāi)關(guān)管同時(shí)導(dǎo)通造成直流側(cè)電源短路，需要在上下兩個(gè)開(kāi)關(guān)管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)之間設(shè)計(jì)一定的死區(qū)時(shí)間，在死區(qū)時(shí)間內(nèi)，兩個(gè)開(kāi)關(guān)管同時(shí)關(guān)斷。本發(fā)明的兩個(gè)開(kāi)關(guān)管不位于同一橋臂，即使兩個(gè)開(kāi)關(guān)管同時(shí)開(kāi)通，也不會(huì)發(fā)生短路的情況，本發(fā)明中兩個(gè)開(kāi)關(guān)管不能處于同時(shí)關(guān)斷的狀態(tài)。

3，與傳統(tǒng)的單相橋式逆變電路相比，本發(fā)明的輸出功率能力更強(qiáng)；

如圖2，當(dāng)負(fù)載為純電阻時(shí)，L1和L2的電感值足夠大，I₁和I₂在一個(gè)周期內(nèi)的大小波動(dòng)可忽略不計(jì)，視為恒定值，即負(fù)載兩端電壓為方波電壓。

Q1開(kāi)通Q2關(guān)斷期間，L1兩端電壓為U，L2兩端電壓為U+u_ab；

Q1關(guān)斷Q2開(kāi)通期間，L1兩端電壓為U-u_ab，L2兩端電壓為U；

根據(jù)電感的伏秒定律