[發明專利]逆變器交流電源

無效

• 申請號: 94116007.6
• 申請日: 1994-09-07
• 公開（公告）號: CN1047040C
• 公開（公告）日: 1999-12-01
• 發明（設計）人: 三木伸和;神舍敏也;西浦晃司;平松明則
• 申請（專利權）人: 松下電工株式會社
• 主分類號: H02M5/44
• 分類號: H02M5/44;H02M5/458;H05B41/29
• 代理公司: 上海專利商標事務所
• 代理人: 陳亮

本發明涉及一種向負載提供高頻交流電壓的逆變器交流電源，尤其涉及一種由把交流電壓變為平滑直流電壓的斬波器和把平滑的直流電壓變為高頻交流電壓的逆變器組成的逆變器交流電源。

逆變器交流電源已廣泛應用于驅動諸如放電燈和電動機等電器。在美國專利4,933,831號和日本早期公布2-20366號中提出了典型的逆變器電源，各逆變電源是這樣構成的，它包括一把輸入的交流電壓轉變成平滑的直流電壓的斬波器和把平滑的直流電壓轉變為高頻交流電壓的逆變器。在這些早期的電源中，作了一些特殊的設計，使斬波器和逆變器共享開關元件和二極管，以簡化電路，減少元件數量。然而，美國專利4,933,831需要一外部的控制器交替地閉合和斷開開關元件，因此必須有一輔助電路，它增加了整個電源電路的復雜程度。而且，由于外部的控制器被設計成使開關元件以固定的時間周期導通，因此還存在一個問題，即在輸入的交流脈動電壓變低時只有很少的輸入交流電流被引入斬波器，不能使輸入的交流電流的包絡與輸入交流電壓的正弦波形精確地一致，在一定程度上使功率因數下降。另一方面，日本專利公布2-20366號的電源被設計成消除上述問題，它使用一帶有附加電路的外部控制器，它監測輸入的交流脈動電壓并根據監測到的輸入交流電壓來改變開關元件的導通周期，改善功率因數。因此，這種類型的電源不僅需要外部控制器，而且還需要附加的電路，增加了元器件的量，因此其電路變得復雜，大大地增加了成品電源的成本和體積，不利于那些以價格和體積作為主要問題考慮的負載供電應用場合。

因此，本發明的重要目的在于提供一種逆變交流電源，其電路簡單、成本經濟、效率優越，其功率因數最高。

本發明的逆變交流電源已經消除了上述問題和不足，它能降低電路的復雜程度和元器件成本，而且改善功率因數。本發明的電源包括連接成從低頻交流電壓源接收交流電壓以提供平滑直流電壓的斬波器和把平滑直流電壓轉變成高頻交流電壓以驅動負載的逆變器。斬波器包括至少一個電感器；一對串聯連接的第一和第二二極管；一對串聯連接并被控制交替導通和斷開的第一和第二單向開關元件；一對串聯連接的第三和第四二極管，它們分別與第一和第二開關元件反向并聯連接，并且跨接在串聯連接的第一和第二二極管對上，形成整流電橋；以及跨接在串接的第一和第二開關元件對上的平滑電容器。第一和第二二極管的聯接點為第一輸入點，而第一和第二開關元件的聯接點為第二輸入點。低頻交流電壓源與電感器串聯后插接在第一和第二輸入端之間，所以第一和第二開關元件使交流電壓源經第一和第二二極管提供的脈動交流電壓重復斷續，由此在電感器上產生電壓，然后該電壓經相聯的第一、第二、第三和第四二極管中之一把平滑的直流電壓提供到平滑電容器上。

逆變器與斬波器共用第一和第二開關元件和第三和第四二極管，它包括L-C諧振電路，與負載一起連接到第一和第二開關元件之一上，以把振蕩電壓作為高頻交流電壓提供給負載。

在逆變器中包括有一自激勵控制電路，以確認振蕩電壓的變化。該自激勵控制電路被連接到第一和第二開關元件的控制端，以響應于振蕩電壓的變化交替地閉合和斷開開關元件。把自激勵控制電路與L-C諧振電路相結合可以取消電路復雜的外部控制器，因此可以簡化整個電路裝置，降低部件成本，然而卻能確保一致的逆變器運行。而且，也可以把自激勵電路制成在正半周期或負半周期響應于脈動輸入交流電壓，所以它能調節第一和第二開關元件的閉合周期，使周期性中斷的輸入交流電流的包絡與輸入交流電壓的正弦波形一致，使功率因數最大。

在最佳實施例中，L-C諧振電路包含諧振電感器和諧振電容器，它們串聯連接并跨接在開關元件上。自激勵控制電路被設計成使用諧振電感器，并包括第一反饋繞組和第二反饋繞組，它們與諧振電感器作磁性耦合，分別響應于逆變器產生的振蕩電壓，輸出極性相反的偏置電壓。第一和第二反饋繞組被連接成分別把偏置電壓反饋至第一和第二開關元件的控制端，使第一和第二開關元件交替導通。第一和第二反饋繞組可以聯接到諧振電感器上，構成飽和變壓器。

在另一最佳實施例中，自激勵控制電路被設計成使用輸出變壓器，負載通過該輸出變壓器聯接到逆變器上。即，自激勵控制電路包含一對一樣的第一和第二反饋繞組，它們與輸出變壓器的初級繞組作磁性耦合，響應于出現在輸出變壓器上的振蕩電壓使第一和第二開關元件交替導通。