[發明專利]一種分數階D類并聯諧振逆變器及參數優化設計方法

有效

• 申請號: 201810620132.2
• 申請日: 2018-06-15
• 公開（公告）號: CN108521235B
• 公開（公告）日: 2023-07-18
• 發明（設計）人: 王東東
• 申請（專利權）人: 平頂山學院
• 主分類號: H02M7/5387
• 分類號: H02M7/5387;G06F30/367;G06F111/06;G06F119/06
• 代理公司: 鄭州科維專利代理有限公司 41102
• 代理人: 王理君

本發明公開了一種分數階D類并聯諧振逆變器及參數優化設計方法，包括分數階并聯諧振電路、逆變電路和負載電路，直流電壓源經逆變電路逆變輸出后接入分數階并聯諧振電路實現將直流電逆變為交流電的功能，經并聯分數階諧振電路使得輸出電壓為正弦波；在經過高頻變壓器(T)的副邊接入負載(Rsubgt;L/subgt;)；兩個功率開關管輪流導通從而形成兩個電路工作模態，本發明采用電感和電容的分數階模型，完全區別于以往的逆變器電路，增加了參數設計的自由度以及可控性，提高D類并聯諧振逆變器輸出功率的傳輸效率。

技術領域

本發明屬于諧振變換器技術領域，特別涉及一種分數階D類并聯諧振逆變器及參數優化設計方法。

背景技術

能源是當今人類面臨的十大問題之一。能源處理技術在能源技術中占有巨大比例，而電力電子技術則是電氣與電子工程的一個重要分支，它涉及開關模態DC-DC變換器分析、仿真、設計、制造及應用等。諧振功率變換器在可再生能源與能量處理技術中處于中心地位。DC-AC諧振逆變器、高頻整流器及DC-DC諧振變換器的分析與設計為各種高頻、高效低噪聲能量處理設備奠定了基礎，并且在過去二十年間以史無前例的速度增長著，它的發展促使交直流能源設備更加的小型、高效、輕便、廉價以及可靠。功率處理設備廣泛應用于計算機、通信、儀器、自動化、航空、國防以及民用工業當中。

諧振逆變器技術在直流-交流變換技術領域應用廣泛，特別是在高頻技術領域，這是因為通過諧振變換技術可以解決實際逆變設備中遇到的許多問題。D類諧逆變器也稱D類諧振放大器，是于1959年由Baxandall所發明并且廣泛應用于DC-AC變換的許多設備中，其中包括DC-DC諧振變換器、無線傳輸設備、高頻電加熱、光纖制造以及電化學加熱等設備。D類逆變器可以分為兩類：D類電壓源逆變器和D類電流源逆變器。其中，D類電壓源半橋逆變器又包含有多種諧振電路拓撲，如串聯諧振、并聯諧振以及CLL諧振等。高頻變壓器T也可以插入到輸出端電路當中以實現隔離作用。

目前的諧振逆變器都是利用電感、電容實現的，傳統的參數設計未考慮電感和電容的分數階次，在進行參數設計時僅利用了電感和電容的數值，因此，當處于高頻時，由于電感和電容本身因分數階次的作用而產生了損耗，從而導致基于整數階微積分進行參數設計時無法準確計算出最大效率點。同時，傳統的整數階參數設計方法在高頻或低頻條件下，理論和實際的計算誤差將會很大。

分數階元件(如分數階諧振電容和分數階諧振電感)的概念起源于上世紀末，它的模型是基于分數階微積分理論所建立且更加符合實際，例如對于電容的整數階模型中的容抗將背離因果性。分數階微積分的概念已經有300多年的歷史，但是由于基于分數階導數的建模及分析方法復雜，且沒有實際的物理背景，數百年來一直處于理論研究階段。近幾十年來，分形理論的出現為分數階微積分理論提供了新的物理解釋，從而促進了它的飛速發展，特別是在高分子材料及納米材料等領域的發展尤為迅速。由于整數階微積分僅僅是對自然界物理現象的一種近似解釋而無法精確描述，因此分數階微積分開始得到重視，并逐步應用于工程及控制領域。近年來，分數階微積分理論已經在電路與系統以及電力電子領域開始得到研究和應用，由于傳統的諧振變換技術是基于整數階微積分理論的，而基于分數階微積分理論實現諧振變換的這一領域尚未被研究和應用。

鑒于目前利用分數階微積分理論進行參數優化設計的優勢，其還未被應用于諧振變換技術領域，因此有必要提出一種分數階D類并聯諧振逆變器及其參數優化設計方法。

發明內容

為克服上述技術的不足，本發明的目的是提供一種分數階D類并聯諧振逆變器，并針對該分數階D類并聯諧振逆變器提供一種參數優化設計方法。

本發明的目的是這樣實現的：