專利名稱：諧振型變流器的輸出功率調(diào)節(jié)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種諧振型變流器輸出功率的調(diào)節(jié)方法。
背景技術(shù)：
諧振型逆變器是諧振型變流器的核心組成部分。諧振型逆變器依靠電感和電容諧振使開關(guān)器件容易工作在軟開關(guān)條件，其中全橋移相諧振型逆變器在大功率領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，通過在移相全橋變換器中引入諧振電感、諧振電容和死區(qū)時(shí)間，使開關(guān)器件實(shí)現(xiàn)了零電壓開通，在負(fù)載較重時(shí)具有較好的調(diào)節(jié)效果。但在需要輸出功率較小的輕負(fù)載工況下，由于移相角很大，較難實(shí)現(xiàn)零電壓開通，開關(guān)損耗較大，致使諧振型逆變器在負(fù)載變化范圍寬和電源電壓波動范圍較大的場合性能受到很大影響。 專利201110078847. 8公布了一種降低移相全橋變換器開關(guān)損耗的方法及裝置，通過提供最佳死區(qū)時(shí)間，把開關(guān)損耗降低到最低，擴(kuò)大軟開關(guān)頻率范圍，然而在輕載時(shí)的損耗仍較大。專利200610061264. 3公布了一種移相全橋電路的控制方法，使電路在不同負(fù)載下通過驅(qū)動電路調(diào)節(jié)逆變器的開關(guān)頻率或使驅(qū)動電路間歇工作，來降低輕載時(shí)的開關(guān)損耗。雖然降低了損耗，但是沒有指出如何調(diào)節(jié)頻率，同時(shí)由于電路間歇工作，負(fù)載電壓波動很大?，F(xiàn)有移相諧振逆變器控制方法存在的問題是(I)在輕載時(shí)，移相角很大，很難實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)，開關(guān)損耗高；(2)在輕載時(shí)，若使驅(qū)動電路間隙工作，會使得負(fù)載電壓波動加大；
(3)輕載時(shí)，逆變器輸出電壓中諧波含量大于基波含量，諧振電流中諧波含量大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有高頻諧振型逆變器在輕載時(shí)損耗高、負(fù)載電壓波動大、諧波含量多的問題，提出一種采用諧波移相的脈寬調(diào)制方法，在輕載時(shí)，降低逆變器輸出電壓的基波頻率，控制逆變器輸出電壓中的諧波成分工作在諧振狀態(tài)來傳遞功率，通過控制諧波有效值調(diào)節(jié)輸出功率。本發(fā)明特別適用于無線電能傳輸領(lǐng)域的高頻諧振逆變電路。典型諧振型逆變器輸出電壓頻率和逆變器開關(guān)頻率相同，逆變器輸出電壓中有豐富的諧波，且隨著逆變器輸出電壓脈寬和頻率的減小，諧波含量占的比重顯著增大。本發(fā)明解決技術(shù)問題采用的技術(shù)方案如下本發(fā)明不改變已有主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，采用一種功率調(diào)節(jié)方法，根據(jù)輸出功率的大小，令諧振型逆變器輸出電壓中不同諧波分別工作在諧振狀態(tài)，控制該諧波的有效值來調(diào)節(jié)輸出功率。輸出功率調(diào)節(jié)步驟如下I)首先，根據(jù)給定的諧振型逆變器輸出功率，得到諧振型逆變器輸出電壓基波工作在諧振狀態(tài)時(shí)輸出電壓中基波及各次諧波有效值的標(biāo)么值Gk，k = 1，3，5，7···，所述的標(biāo)幺值以諧振型逆變器輸出電壓波形50%占空比情況下的基波有效值為參考值，Gk最大值為l/k;k為正奇數(shù);2)當(dāng)G1S 1/k時(shí)，k= 1，3，5，7···，找出滿足要求的最大的k值，控制諧振型逆變器開關(guān)頻率為諧振頻率的Ι/k，使k次諧波工作在諧振狀態(tài)。對于全橋移相式諧振型逆變器，通過調(diào)節(jié)變流器對角線開關(guān)器件驅(qū)動脈沖的移相角來調(diào)節(jié)輸出功率，在開關(guān)頻率為諧振頻
率時(shí)，若移相角大于參考移相角！
權(quán)利要求
1.一種諧振型變流器的輸出功率調(diào)節(jié)方法，其特征在于，所述的輸出功率調(diào)節(jié)方法是通過降低諧振型逆變器的開關(guān)頻率，使諧振型逆變器的輸出電壓波形中某次諧波工作在諧振狀態(tài)，通過控制諧振型逆變器輸出電壓的占空比來調(diào)節(jié)諧振型逆變器輸出電壓的某次諧波有效值，實(shí)現(xiàn)輸出功率的調(diào)節(jié)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的諧振型變流器的輸出功率調(diào)節(jié)方法，其特征在于所述的輸出功率調(diào)節(jié)步驟如下 1)首先，根據(jù)給定的諧振型逆變器輸出功率，得到諧振型逆變器輸出電壓基波工作在諧振狀態(tài)時(shí)輸出電壓中基波及各次諧波有效值的標(biāo)么值Gk，k = 1，3，5，7···，所述的標(biāo)幺值以諧振型逆變器輸出電壓波形50%占空比情況下的基波有效值為參考值，Gk最大值為Ι/k ；k為正奇數(shù)； 2)當(dāng)G1彡Ι/k時(shí)，k= 1，3，5，7···，找出滿足要求的最大的k值，控制諧振型逆變器開 關(guān)頻率為諧振頻率的Ι/k，使k次諧波工作在諧振狀態(tài)，通過控制諧振型逆變器輸出電壓的占空比來調(diào)節(jié)諧振型逆變器輸出電壓中k次諧波有效值，實(shí)現(xiàn)輸出功率的調(diào)節(jié)； 3)在k次諧波工作在諧振狀態(tài)時(shí)，若Gk( l/(k+2)時(shí)，k = 1，3，5，7···，則控制開關(guān)頻率降低為諧振頻率的l/(k+2)，使(k+2)次諧波工作在諧振狀態(tài)，通過控制諧振型逆變器輸出電壓的占空比來調(diào)節(jié)諧振型逆變器輸出電壓中(k+2)次諧波有效值，實(shí)現(xiàn)輸出功率的調(diào)節(jié)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的諧振型變流器功率調(diào)節(jié)方法，其特征在于，對于全橋移相式諧振型逆變器，通過調(diào)節(jié)變流器對角線開關(guān)器件驅(qū)動脈沖的移相角來調(diào)節(jié)輸出功率；所述的輸出功率調(diào)節(jié)步驟2)中，在開關(guān)頻率為諧振頻率時(shí)，若移相角大于參考移相角^-arccosj (k=l, 3,5,7...),則將開關(guān)頻率變?yōu)橹C振頻率的Ι/k，使k次諧波工作在諧振πk狀態(tài)；所述的輸出功率調(diào)節(jié)步驟3)中，k次諧波工作在諧振狀態(tài)時(shí)的參考移相角范圍為 arccos^- (k=l, 3, 5, 7. . .) ο
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的諧振型變流器功率調(diào)節(jié)方法，其特征在于，對于半橋式諧振型逆變器，通過調(diào)節(jié)變流器開關(guān)器件驅(qū)動脈沖的占空比來調(diào)節(jié)輸出功率，所述的輸出功率調(diào)節(jié)步驟2 )中，在開關(guān)頻率為諧振頻率時(shí)，若占空比小于參考占空比一 arccos jπ K(k=l, 3，5，7...)則將開關(guān)頻率變?yōu)橹C振頻率的Ι/k，使k次諧波工作在諧振狀態(tài)；所述的輸出功率調(diào)節(jié)步驟3)中，k次諧波工作在諧振狀態(tài)時(shí)的參考占空比范圍為(k=l, 3，5，7. · ·)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的諧振型變流器功率調(diào)節(jié)方法，其特征在于，所述的諧振型逆變器具有死區(qū)時(shí)間，對于全橋移相式諧振型逆變器，該死區(qū)時(shí)間等效為一定的移相角，所述的k次諧波的參考移相角應(yīng)減去死區(qū)時(shí)間等效移相角；對于半橋式諧振型逆變器，該死區(qū)時(shí)間等效為開關(guān)器件驅(qū)動脈沖的占空比，所述的k次諧波的參考占空比應(yīng)減去死區(qū)時(shí)間等效占空比。
全文摘要
諧振型變流器的輸出功率調(diào)節(jié)方法。所述的方法根據(jù)諧振型變流器輸出功率的要求，在逆變器輸出電壓的基波有效值小于或等于k次諧波有效值的最大值時(shí)，選擇滿足要求的最大的k值，令開關(guān)頻率降低為諧振頻率的1/k，使k次諧波工作在諧振狀態(tài)，控制輸出電壓的占空比來調(diào)節(jié)k次諧波的有效值進(jìn)而調(diào)節(jié)輸出功率，利用逆變器輸出電壓的諧波成分傳遞功率，k為正奇數(shù)。本發(fā)明無需改變硬件電路，比通常的諧振型變流器具有更寬的功率調(diào)節(jié)范圍，開關(guān)損耗更小，電磁干擾更低。
文檔編號H02M7/5395GK102969928SQ20121041433
公開日2013年3月13日 申請日期2012年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月25日
發(fā)明者史黎明, 蔡華, 李耀華 申請人:中國科學(xué)院電工研究所