逆變器的控制型軟開關技術的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種逆變器的控制型軟開關技術，適用于小功率的傳統(tǒng)全橋和半橋逆變拓撲，屬于電力電子變換器領域。該軟開關技術通過控制輸出電感電流在一個周期內正負反向，營造開關器件的零電壓開關環(huán)境。針對三種電感電流的調制模式，提出了一種控制電路簡單、易于實現的數?；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技術具有效率高、無源元件體積小、成本低等優(yōu)點，特別適用于小功率應用場合。
【專利說明】逆變器的控制型軟開關技術
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及電力電子變換器領域，具體來說是逆變器的軟開關技術，尤其屬于小功率逆變器的【技術領域】。
【背景技術】
[0002]為了追求更高的功率密度、更好的動態(tài)特性，變換器的工作頻率不斷提高。然而提高開關頻率不僅會增加開關損耗而且還可能帶來更嚴重的電磁兼容噪聲。要更好解決這些問題，必須采用軟開關技術。國內外學者提出了多種逆變器的軟開關技術，這些技術大體可以分無源軟開關技術和有源軟開關技術兩類。無源軟開關技術只用無源器件實現開關器件的零電壓或零電流開關，比較依賴于負載情況，如在輕載時無法實現ZVS或ZCS。有源軟開關技術在全負載范圍均能實現軟開關條件，但是通?；谝恍┨囟ǖ耐負?，需要額外的輔助諧振單元、器件以及復雜的控制策略來實現，導致整個逆變器體積和成本的增加，控制復雜、可靠性降低。由于系統(tǒng)成本和體積的限制，這些軟開關技術不適合用于小功率、低成本的應用場合，如微型逆變器。針對成本和效率要求高的小功率應用場合，本發(fā)明提出一種適用于小功率逆變器的控制型軟開關技術，這種軟開關技術不需要任何額外的無源或有源輔助器件，在傳統(tǒng)的逆變橋式拓撲上只需通過控制方式使得輸出電感和開關器件上的結電容產生諧振，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

【發(fā)明內容】

[0003]發(fā)明提出一種逆變器的控制型軟開關技術，其內容包括本發(fā)明的控制型軟開關技術的工作原理，電感電流的調制方式，以及實現該技術的控制電路和控制方法。為了敘述方便，以下結合附圖1~附圖7說明本發(fā)明的技術方案。
[0004]本發(fā)明的控制型軟開關技術的工作原理為: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，即第一開關管％和第二開關管Q2以高頻開關動作，第三開關管Q3和第四開關管Q4以工頻切換工作。為了使開關器件達到零電壓開通的條件，必須控制電感電流在一個開關周期內反向，通過反向的電流給開關管的結電容充放電。其電感電流在一個開關周期內的波形如附圖2所示。
[0005]基于上述的控制型軟開關技術工作原理的電流調制方法為: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所示的三種電流調制方式，第一種調制方式為零界連續(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。假設注入電網的峰值參考電流為iMf，則電感上正負峰值的調制電流如式(1.1)、(1.2)表示。
【權利要求】
1.一種逆變器的控制型軟開關技術，其特征在于:控制電感電流在一個開關周期內反向，通過反向的電流給開關管的結電容充放電。對于單相全橋逆變器，一個橋臂低頻工作，另一個橋臂高頻工作。
2.基于權利要求1所述的控制型軟開關技術，其電感電流調制方式有零界連續(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)。
3.一種基于權利要求1和權利要求2所述的適合于小功率逆變器的控制型軟開關技術的控制電路，其特征在于:采用數?；旌峡刂品绞?，包括電網電壓采樣電路(201)、輸出電感電流采樣電路(202)、數字信號處理器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)，其中電網電壓采樣電路(201)的輸出信號送入數字信號處理器DSP (203)，DSP給出低頻管的驅動信號，同時產生兩個正負電流的參考信號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)的兩個輸出送入死區(qū)電路(207)，產生高頻管的的驅動信號。
4.一種基于權利要求3所述的控制型軟開關技術控制電路的控制方法，其特征在于:電網電壓采樣電路(201)輸出送入到數字信號DSP(202)中，DSP(202)根據電網電壓Ug的正負極性給低頻管Q3和Q4驅動信號，若Ug大于O, Q4驅動信號為高,Q3驅動信號為低，若Ug小于0，則Q4驅動信號為低，Q3驅動信號為高，Q3和Q4的驅動信號是以工頻切換的；同時DSP (203)通過計算產生兩個正負電流的參考信號，I+peak，I_peak，這兩個正負電流參考信號是由電流調制方式決 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行比較，第一比較器(204)負責正峰值電流比較,而第二比較器(205)負責負電流峰值比較，當采樣的電感電流小于I_peak，第二比較器輸出的高電平信號使得DQ觸發(fā)器(206)輸出Q為高電平，從而開通開關管Q1，關斷開關管Q2，當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)復位，使得輸出Q為負，從而開通開關管Q2，關斷開關管Q1, Q1和Q2的驅動信號互補，之間應存在死區(qū)，死區(qū)不僅能防止橋臂直通，也保證開關管Q1和開關管Q2結電容充放電的時間，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的驅動信號。
【文檔編號】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