[發明專利]高頻逆變系統及控制方法

有效

• 申請號: 202110423588.1
• 申請日: 2021-04-20
• 公開（公告）號: CN113162453B
• 公開（公告）日: 2022-11-29
• 發明（設計）人: 管樂詩;劉暢;施震宇;王懿杰;張相軍;徐殿國
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: H02M7/537
• 分類號: H02M7/537;H03H7/38
• 代理公司: 哈爾濱華夏松花江知識產權代理有限公司 23213
• 代理人: 楊曉輝

高頻逆變系統及控制方法，解決了現有高頻逆變系統阻抗壓縮效果不好的問題，屬于功率變換技術領域。本發明高頻逆變系統包括高頻逆變器和三端口阻抗網絡，高頻逆變器將直流電壓轉換為兩相交流電壓，并將兩相電流信號輸入至三端口阻抗網絡；高頻逆變系統的控制方法包括：確定三端口阻抗網絡中六個無源元件的大小；根據無源元件的大小確定電流i_U和i_L的相位∠i_U和∠i_L的解集；通過在∠i_U和∠i_L的解集得到不同的i_U和i_L；根據負載電壓v_N、負載電流i_N確定對應的i_U、i_L、∠i_U、∠i_L得到T型網絡的輸入端電壓幅值和相位大小，根據T型網絡的輸入端電壓幅值和相位大小控制高頻逆變器的輸出，實現阻抗壓縮控制。

技術領域

本發明涉及一種高頻逆變系統及控制方法，屬于功率變換技術領域。

背景技術

高頻功率變換器通過提高系統工作頻率，能夠有效減小系統無源元件體積，從而提高系統功率密度，具有廣泛的市場開發前景和研究意義。目前主要采用的諧振變換器通常是通過對由電阻、電感和電容組成的諧振網絡進行優化設計來滿足軟開關特性的需求，當變換器負載發生變化時，諧振網絡的特性也隨之改變，系統會偏離最優諧振工作點導致開關器件軟開關特性丟失、開關管電壓應力增加、無功電流增加等問題，導致系統無法高效運行甚至無法正常工作，因此高頻功率變換器對負載變化敏感、只能工作在較窄的范圍內。而在實際應用場景如：等離子體發生器和無線電能傳輸系統中，負載的大小通常隨工作條件實時變化，逆變器實際承受的負載范圍往往很大。因此，需要設計一種中間網絡對阻抗進行調節，使其滿足逆變器對于輸出功率和效率的要求。現有的中間級阻抗網絡通常由電感電容兩個元件組成，通過調整兩相功率分配補償負載的電抗，但其只能對電抗進行調整，不能同時對電阻施加控制。

發明內容

針對現有高頻逆變系統阻抗壓縮效果不好的問題，本發明提供一種具有動態調節阻抗大小的特性的高頻逆變系統及控制方法。

本發明的一種高頻逆變系統，包括高頻逆變器和三端口阻抗網絡，高頻逆變器包括兩個逆變器，分別用于將直流電壓轉換為兩相交流電壓，并將兩相電流信號輸入至三端口阻抗網絡；

三端口阻抗網絡包括兩個T型網絡，每個T型網絡由三個無源元件的一端同時連接一點組成，所述T型網絡中兩個無源元件的另一端分別作為輸入端和輸出端，第三個無源元件的另一端接地；兩個輸入端分別接收一相電流信號，兩個輸出端分別輸出電流i_U和i_L，匯聚后輸入至負載。

所述高頻逆變系統的控制方法，包括如下步驟：

S1、確定三端口阻抗網絡中六個無源元件的大小；

S2、根據無源元件的大小確定電流i_U和i_L的相位∠i_U和∠i_L的解集；

S3、通過在∠i_U和∠i_L的解集得到不同的i_U和i_L；

S4、根據負載電壓v_N、負載電流i_N確定對應的i_U、i_L、∠i_U、∠i_L得到T型網絡的輸入端電壓幅值和相位大小，根據T型網絡的輸入端電壓幅值和相位大小控制高頻逆變器的輸出，實現阻抗壓縮控制。

作為優選，S1包括：