[發明專利]一種低輸出阻抗DC-AC電源

有效

• 申請號: 202110611521.0
• 申請日: 2021-06-02
• 公開（公告）號: CN113258807B
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發明（設計）人: 汪澤;余沐陽;劉昶;周凱;李彥;陳慶;李紅斌
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H02M7/537
• 分類號: H02M7/537;H02M3/335;H02M1/088;H02M1/12
• 代理公司: 武漢藍寶石專利代理事務所(特殊普通合伙) 42242
• 代理人: 嚴超

本發明涉及一種低輸出阻抗DC?AC電源，開關電路從DC電源取電輸出給LC諧振腔電路，控制電路控制開關電路實現LC諧振腔電路的諧振，將直流電變為高頻交流電后輸出給變壓器電路，再分別經過輸出正極開關管電路和輸出負極開關管電路整流后，在輸出負載電路的負載兩端分別產生正極性和負極性的直流電壓；控制PWM發生器產生的PWM波的相角使電路直流增益呈正弦變化，使輸出負載電路輸出為正弦波。通過開關電路實現軟開關功能，減小開關損耗；利用變壓器實現阻抗變換，減小濾波電感損耗，降低輸出阻抗；通過PI控制使輸出電平呈正弦變化，從而使輸出端輸出一個幅值、頻率可調的正弦電壓。

技術領域

本發明涉及數字電源技術領域，尤其涉及一種低輸出阻抗DC-AC電源。

背景技術

隨著工業領域智能化步伐加快，傳感器被廣泛運用于工業生產的各個方面。而許多新型傳感器的輸入阻抗只有毫歐級，使得電源必須工作在低電壓大電流工況下，這變對電源提出了新的要求。

模擬電源由于能量轉化效率低，輸出范圍小等原因已基本被淘汰，而傳統的H橋逆變器在低電壓大電流工況下由于占空比較低，使得開關管大部分時間處于開關過程中，造成開關損耗過大且容易引入諧波造成波形失真；且由于傳統H橋電路需要在輸出端加裝LC濾波器，使得一部分能量損失在濾波器電感上，減小了能量利用效率，間接影響了系統整體的性能。

發明內容

本發明針對現有技術中存在的技術問題，提供一種低輸出阻抗DC-AC電源，采用了BSSAC(Bipolar Shift Sine Amplitude Converter,雙極性移相正弦振幅轉換器)拓撲，通過開關電路實現軟開關功能，減小開關損耗；利用變壓器實現阻抗變換，減小濾波電感損耗，降低輸出阻抗；控制電路通過移相控制改變電路的直流增益，從而改變輸出電壓；通過PI控制使輸出電平呈正弦變化，從而使輸出端輸出一個幅值、頻率可調的正弦電壓，其總體過程為DC-正弦高頻AC-正弦低頻AC能輸出百毫伏級電壓并能驅動毫歐級負載。

本發明提供了一種低輸出阻抗DC-AC電源，包括：控制電路、DC電源、開關電路、LC諧振腔電路、變壓器電路、輸出正極開關管電路、輸出負極開關管電路和輸出負載電路；

所述控制電路包括：比較器C1、比較器C2、PI環、PWM發生器、與門N1、與門N2、與門N3、與門N4、非門A1和輸出電壓測量器Mv；

所述比較器C1的兩個輸入端分別輸入調制波和常數變量零，輸出端與所述PI環輸入端連接；所述比較器C2的兩個輸入端分別輸入所述調制波和所述輸出負載電路的輸出信號；所述輸出電壓測量器Mv測量所述輸出電壓測量器的輸出電壓；

PI環的輸出端與所述PWM發生器的輸入端相連，所述PWM發生器的第一輸出端分別與所述與門N1和與門N3的一個輸入端連接，所述PWM發生器的第二輸出端分別與所述與門N2和與門N4一個輸入端連接；所述比較器C2的輸出端分別與所述與所述與門N1和與門N2的另一個輸入端連接，所述比較器C2的輸出端經過所述非門A1后分別與所述與門N3和與門N4的另一個輸入端連接；

所述開關電路從所述DC電源取電輸出給所述LC諧振腔電路，所述控制電路控制所述開關電路實現所述LC諧振腔電路的諧振，將直流電變為高頻交流電后輸出給所述變壓器電路，再分別經過所述輸出正極開關管電路和輸出負極開關管電路整流后，在所述輸出負載電路的負載兩端分別產生正極性和負極性的直流電壓；

控制所述PWM發生器產生的PWM波的相角使電路直流增益呈正弦變化，使所述輸出負載電路輸出為正弦波。

在上述技術方案的基礎上，本發明還可以作出如下改進。

可選的，所述開關電路包括MOS管開關器件S1和MOS管開關器件S2，所述PWM發生器的兩個輸出端分別與所述MOS管開關器件S1和MOS管開關器件S2的控制端連接，控制所述MOS管開關器件S1和MOS管開關器件S2交替導通從所述DC電源取電；