逆變器的控制型軟開關(guān)技術(shù)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種逆變器的控制型軟開關(guān)技術(shù)，適用于小功率的傳統(tǒng)全橋和半橋逆變拓?fù)?，屬于電力電子變換器領(lǐng)域。該軟開關(guān)技術(shù)通過控制輸出電感電流在一個(gè)周期內(nèi)正負(fù)反向，營造開關(guān)器件的零電壓開關(guān)環(huán)境。針對(duì)三種電感電流的調(diào)制模式，提出了一種控制電路簡單、易于實(shí)現(xiàn)的數(shù)?；旌峡刂齐娐泛涂刂品椒?。本發(fā)明提出的逆變器的控制型軟開關(guān)技術(shù)具有效率高、無源元件體積小、成本低等優(yōu)點(diǎn)，特別適用于小功率應(yīng)用場合。
【專利說明】逆變器的控制型軟開關(guān)技術(shù)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力電子變換器領(lǐng)域，具體來說是逆變器的軟開關(guān)技術(shù)，尤其屬于小功率逆變器的【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]為了追求更高的功率密度、更好的動(dòng)態(tài)特性，變換器的工作頻率不斷提高。然而提高開關(guān)頻率不僅會(huì)增加開關(guān)損耗而且還可能帶來更嚴(yán)重的電磁兼容噪聲。要更好解決這些問題，必須采用軟開關(guān)技術(shù)。國內(nèi)外學(xué)者提出了多種逆變器的軟開關(guān)技術(shù)，這些技術(shù)大體可以分無源軟開關(guān)技術(shù)和有源軟開關(guān)技術(shù)兩類。無源軟開關(guān)技術(shù)只用無源器件實(shí)現(xiàn)開關(guān)器件的零電壓或零電流開關(guān)，比較依賴于負(fù)載情況，如在輕載時(shí)無法實(shí)現(xiàn)ZVS或ZCS。有源軟開關(guān)技術(shù)在全負(fù)載范圍均能實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)條件，但是通?；谝恍┨囟ǖ耐?fù)?，需要額外的輔助諧振單元、器件以及復(fù)雜的控制策略來實(shí)現(xiàn)，導(dǎo)致整個(gè)逆變器體積和成本的增加，控制復(fù)雜、可靠性降低。由于系統(tǒng)成本和體積的限制，這些軟開關(guān)技術(shù)不適合用于小功率、低成本的應(yīng)用場合，如微型逆變器。針對(duì)成本和效率要求高的小功率應(yīng)用場合，本發(fā)明提出一種適用于小功率逆變器的控制型軟開關(guān)技術(shù)，這種軟開關(guān)技術(shù)不需要任何額外的無源或有源輔助器件，在傳統(tǒng)的逆變橋式拓?fù)渖现恍柰ㄟ^控制方式使得輸出電感和開關(guān)器件上的結(jié)電容產(chǎn)生諧振，營造零電壓開通條件，具有效率高、無源元件體積小、成本低等優(yōu)點(diǎn)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]發(fā)明提出一種逆變器的控制型軟開關(guān)技術(shù)，其內(nèi)容包括本發(fā)明的控制型軟開關(guān)技術(shù)的工作原理，電感電流的調(diào)制方式，以及實(shí)現(xiàn)該技術(shù)的控制電路和控制方法。為了敘述方便，以下結(jié)合附圖1~附圖7說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0004]本發(fā)明的控制型軟開關(guān)技術(shù)的工作原理為:基于附圖1所示的是單相全橋逆變器，其中一橋臂高頻工作，另一橋臂以工頻切換工作，即第一開關(guān)管％和第二開關(guān)管Q2以高頻開關(guān)動(dòng)作，第三開關(guān)管Q3和第四開關(guān)管Q4以工頻切換工作。為了使開關(guān)器件達(dá)到零電壓開通的條件，必須控制電感電流在一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)反向，通過反向的電流給開關(guān)管的結(jié)電容充放電。其電感電流在一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)的波形如附圖2所示。
[0005]基于上述的控制型軟開關(guān)技術(shù)工作原理的電流調(diào)制方法為:在滿足最小反向電流的情況下，電感電流可能存在如附圖3所示的三種電流調(diào)制方式，第一種調(diào)制方式為零界連續(xù)模式(BCM, Boundary Conduction Mode),反向電流為固定值 Bo, (Bo>Imin_minus_peak),如附圖3(a)所示。假設(shè)注入電網(wǎng)的峰值參考電流為iMf，則電感上正負(fù)峰值的調(diào)制電流如式(1.1)、(1.2)表示。
【權(quán)利要求】
1.一種逆變器的控制型軟開關(guān)技術(shù)，其特征在于:控制電感電流在一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)反向，通過反向的電流給開關(guān)管的結(jié)電容充放電。對(duì)于單相全橋逆變器，一個(gè)橋臂低頻工作，另一個(gè)橋臂高頻工作。
2.基于權(quán)利要求1所述的控制型軟開關(guān)技術(shù)，其電感電流調(diào)制方式有零界連續(xù)模式(BCM, Boundary Conduction Mode)、固定滯環(huán)電流模式(CHCM, Constant HysteresisCurrent Mode)以及變滯環(huán)寬度電流模式(VHCM, Variable Hysteresis Current Mode)。
3.一種基于權(quán)利要求1和權(quán)利要求2所述的適合于小功率逆變器的控制型軟開關(guān)技術(shù)的控制電路，其特征在于:采用數(shù)?；旌峡刂品绞剑娋W(wǎng)電壓采樣電路(201)、輸出電感電流采樣電路(202)、數(shù)字信號(hào)處理器DSP(203)、第一比較器(204)、第二比較器(205)、DQ觸發(fā)器(206)和死區(qū)電路(207)，其中電網(wǎng)電壓采樣電路(201)的輸出信號(hào)送入數(shù)字信號(hào)處理器DSP (203)，DSP給出低頻管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，同時(shí)產(chǎn)生兩個(gè)正負(fù)電流的參考信號(hào)I+peak、1-peak? I+peak送入第一比較器(204)的反相輸入端，Lpeak送入第二比較器(205)的同相輸入端，輸出電感電流米樣電路(202)的輸出同時(shí)送入到第一比較器(204)的同相輸入端和第二比較器(205)的反相輸入端,第一比較器(204)的輸出送入DQ觸發(fā)器(206)的復(fù)位腳，第二比較器(205)的輸出送給DQ觸發(fā)器(206)的CLK腳，DQ觸發(fā)器(206)的兩個(gè)輸出送入死區(qū)電路(207)，產(chǎn)生高頻管的的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
4.一種基于權(quán)利要求3所述的控制型軟開關(guān)技術(shù)控制電路的控制方法，其特征在于:電網(wǎng)電壓采樣電路(201)輸出送入到數(shù)字信號(hào)DSP(202)中，DSP(202)根據(jù)電網(wǎng)電壓Ug的正負(fù)極性給低頻管Q3和Q4驅(qū)動(dòng)信號(hào)，若Ug大于O, Q4驅(qū)動(dòng)信號(hào)為高,Q3驅(qū)動(dòng)信號(hào)為低，若Ug小于0，則Q4驅(qū)動(dòng)信號(hào)為低，Q3驅(qū)動(dòng)信號(hào)為高，Q3和Q4的驅(qū)動(dòng)信號(hào)是以工頻切換的；同時(shí)DSP (203)通過計(jì)算產(chǎn)生兩個(gè)正負(fù)電流的參考信號(hào)，I+peak，I_peak，這兩個(gè)正負(fù)電流參考信號(hào)是由電流調(diào)制方式?jīng)Q 定的，分別送入第一比較器(204)和第二比較器(205)與采樣的電感電流進(jìn)行比較，第一比較器(204)負(fù)責(zé)正峰值電流比較,而第二比較器(205)負(fù)責(zé)負(fù)電流峰值比較，當(dāng)采樣的電感電流小于I_peak，第二比較器輸出的高電平信號(hào)使得DQ觸發(fā)器(206)輸出Q為高電平，從而開通開關(guān)管Q1，關(guān)斷開關(guān)管Q2，當(dāng)采樣的電感電流大于I+PMk，第一比較器輸出的高電平將給DQ觸發(fā)器(206)復(fù)位，使得輸出Q為負(fù)，從而開通開關(guān)管Q2，關(guān)斷開關(guān)管Q1, Q1和Q2的驅(qū)動(dòng)信號(hào)互補(bǔ)，之間應(yīng)存在死區(qū)，死區(qū)不僅能防止橋臂直通，也保證開關(guān)管Q1和開關(guān)管Q2結(jié)電容充放電的時(shí)間，因此將DQ觸發(fā)器(206)的輸出送入死區(qū)電路(207)，死區(qū)電路(207)的輸出即Q1和Q2的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
【文檔編號(hào)】H02M7/5387GK104009620SQ201410269619
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年6月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月16日
【發(fā)明者】胡海兵 申請人:南京航空航天大學(xué)