[發明專利]高頻電外科逆變器及其雙模式平滑切換與軟開關控制方法

有效

• 申請號: 202010078105.4
• 申請日: 2020-02-02
• 公開（公告）號: CN111262468B
• 公開（公告）日: 2022-05-20
• 發明（設計）人: 顧玲;趙振南
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: H02M7/5387
• 分類號: H02M7/5387
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 封睿

本發明公開了一種高頻電外科逆變器，包括第一電容、第二電容、第一開關管、第二開關管、隔直電容、射頻變壓器，以及多通道交錯并聯結構，每個通道交錯并聯結構包括交錯并聯結構第一開關管、交錯并聯結構第二開關管、交錯并聯結構第三開關管、交錯并聯結構第四開關管、交錯并聯結構第一濾波電感、交錯并聯結構第二濾波電感。本發明還公開了高頻電外科逆變器的雙模式平滑切換與軟開關控制方法。本發明能夠防止電外科發生器工作在全橋模式時交錯并聯模塊之間發生短路，實現了各開關管的零電壓開通，降低了開關損耗，提高了變換器的工作效率，并且減小了切換過程中造成的輸出電壓過沖以及開關管兩端電壓尖峰問題。

技術領域

本發明涉及一種電外科發生器，特別是一種高頻電外科逆變器及其雙模式平滑切換與軟開關控制方法。

背景技術

電外科發生器是一種廣泛應用于各類電外科手術的大功率變頻電源裝置，通過將電網的工頻交流電能轉化為200kHz以上的射頻交流能量作用于患者組織實現治療。傳統的電外科發生器只能產生方波與正弦波，并且響應過慢。而近幾年提出的一種高動態特性電外科發生器，解決了傳統電外科發生器只能產生方波與正弦波的問題，其可以產生任意波形的輸出電壓；同時通過占空比預測的控制方式，加快了電外科發生器的功率控制響應速度，但是卻有幾點不可忽視的問題。高動態特性發生器開關管在工作時為硬開關，嚴重限制了電外科發生器效率的提升。隨著電外科發生器高頻化的發展，開關損耗變得不可忽視，所以實現電外科發生器的軟開關顯得尤為重要。在高動態特性電外科發生器中，具有半橋與全橋兩種工作模式，而在其全橋工作模式下，變換器的輸出電流波形雖然正常，但變換器通道之間會發生短路導致其無法正常工作；同時，在半橋與全橋模式的切換過程中，會產生輸出電壓的過沖，導致短時間內變換器輸出功率的波動，而輸出功率的波動則將導致電外科發生器的臨床治療效果不佳。

發明內容

本發明的目的在于提供一種高頻電外科逆變器及其雙模式平滑切換與軟開關控制方法，以克服傳統高動態特性電外科發生器存在的問題。

實現本發明目的的技術方案為：一種高頻電外科逆變器，包括第一電容、第二電容、第一開關管、第二開關管、隔直電容、射頻變壓器，以及多通道交錯并聯結構，各通道的交錯并聯結構包括交錯并聯結構第一開關管、交錯并聯結構第二開關管、交錯并聯結構第三開關管、交錯并聯結構第四開關管、交錯并聯結構第一濾波電感、交錯并聯結構第二濾波電感，其中第一電容的一端與直流電壓源的正端相連接，第一電容的另一端與第二電容的一端相連接，第二電容的另一端與直流電壓源的負端相連接，第一開關管的源極與第二開關管的源極相連接，第一開關管的漏極接第一電容與第二電容的連接點；第i個通道的交錯并聯結構中，交錯并聯結構第一開關管的源極與交錯并聯結構第二開關管的漏極相連，交錯并聯結構第三開關管的源極與交錯并聯結構第四開關管的漏極及第二開關管的漏極相連，交錯并聯結構第一開關管的漏極與交錯并聯結構第三開關管的漏極、直流電壓源的正端、第一電容的一端相連，交錯并聯結構第二開關管的源極與交錯并聯結構第四開關管的源極、直流電壓源的負端、第二電容的另一端相連；交錯并聯結構第一濾波電感的一端接交錯并聯結構第一開關管與交錯并聯結構第二開關管的連接點，交錯并聯結構第一濾波電感的另一端與隔直電容的一端相連，隔直電容的另一端與射頻變壓器的原邊繞組同名端相連接；交錯并聯結構第二濾波電感的一端接交錯并聯結構第三開關管與交錯并聯結構第四開關管的連接點，交錯并聯結構第二濾波電感的另一端與射頻變壓器的原邊繞組異名端相連；射頻變壓器的副邊繞組與負載并聯。

所述輸入端的第一電容、第二電容的電容值相等，所有交錯并聯結構第一濾波電感、交錯并聯結構第二濾波電感的電感值相等。

各通道的交錯并聯結構中，所述交錯并聯結構第一開關管、交錯并聯結構第二開關管、交錯并聯結構第三開關管、交錯并聯結構第四開關管并聯一寄生體二極管以及結電容，寄生體二極管陽極與開關管源極相連接，寄生體二極管陰極與開關管漏極相連接。

基于所述高頻電外科逆變器的雙模式平滑切換控制方法，包括如下步驟：