一种多频率输出的逆变电路的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明属于电力电子技术领域，具体涉及一种多频率输出的逆变电路。
【背景技术】
[0002]逆变电路是指能把直流电能(电池、蓄电瓶或者类似于直流电源的能量源，比如交流电经过整流后产生的近似于直流的电)转变成交流电的电路，逆变电路可用于构成各种交流电源，交流电机调速用变频器、不间断电源、感应加热电源、光伏发电系统等电力电子装置中都使用了逆变装置，因此逆变电路在工业和日常生活中都有着广泛的应用。
[0003]某些特殊零部件，比如齿轮、航空发动机部件等表面不平整，只用单一频率的感应加热电源，往往达不到给整个零件淬火的效果。目前，通常采用两套以上的感应加热电源来分别实现两种或者多种频率的输出，如图1所示，但是这样增加了成本。有文献提出使用选频网络电路来获得特定频率的功率输出，如图2所示，但是其效率很低，低效率导致了其高损耗和相关部件寿命的减小，因此大大限制其使用范围。
【发明内容】
[0004]本发明针对【背景技术】存在的缺陷，提出了一种多频率输出的逆变电路。该逆变电路可实现多频率的输出，应用于齿轮、航空发动机部件淬火等多频率输出的场合，可解决【背景技术】中的高成本问题和低效率问题。
[0005]本发明的技术方案如下:
[0006]一种多频率输出的逆变电路，其特征在于，包括直流电源E、第一电感L1、第二电感L2、第三电感L3、第一电容C1、第二电容C2、第一吸收电容Csl、第二吸收电容Cs2、第一开关管
S1、第二开关管S2、第三开关管S3和负载Load ;所述第一开关管S i的漏极连接直流电源E的正极和第三电感L3的一端，第一开关管S:的源极连接第二开关管S 2的漏极、第一吸收电容Csl的一端和第一电感L i的一端；第二开关管S 2的源极连接直流电源E的负极和第一吸收电容Csl的另一端；第一电感L:的另一端连接第一电容C:的一端，第一电容C:的另一端连接第二电容C2的一端和负载Load的一端，第二电容C 2的另一端连接第二电感L 2的一端，第二电感1^的另一端连接第三电感L 3的另一端、第三开关管S 3的漏极和第二吸收电容C s2的一端；第三开关管S3的源极连接第二吸收电容C 32的另一端、负载Load的另一端、第二开关管S2的源极和直流电源E的负极。
[0007]进一步地，所述开关管为IGBT管、MOS管等。
[0008]进一步地，所述第一开关管S1、第二开关管S2和第三开关管S3的栅极分别接控制信号，通过控制第一开关管S1、第二开关管S2和第三开关管S3的断开和关闭，实现多频率的输出。
[0009]本发明的有益效果为:本发明提供的多频率输出的逆变电路可应用于齿轮、航空发动机部件淬火等多频率输出场合，由于本发明逆变电路可以输出中频、高频或者是双频，而中频、高频、双频所对应的淬火速率和淬火的深度不同，因此本发明增加了一套淬火设备的使用范围，从而节省成本；同时本发明提供的多频率输出的逆变电路具有较高的系统效率。
【附图说明】
[0010]图1为传统的同步双频逆变器的不意图；
[0011]图2为带有选频网络的双频逆变器的示意图；
[0012]图3为本发明提供的多频率输出逆变电路的结构图；
[0013]图4为本发明实施例中多频率逆变电路输出单一中频交流电时电路的结构示意图；
[0014]图5为本发明实施例中多频率逆变电路输出单一高频交流电时电路的结构示意图；
[0015]图6为本发明实施例中多频率逆变电路输出单一中频交流电的开关信号和负载信号图；
[0016]图7为本发明实施例中多频率逆变电路输出单一高频交流电的开关信号和负载信号图；
[0017]图8为本发明实施例中多频率逆变电路输出双频交流电的开关信号和负载信号图。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图，详细描述本发明的技术方案
[0019]本发明提供的一种多频率输出的逆变电路，如图3所示，其特征在于，包括直流电源E、第一电感L1、第二电感L2、第三电感L3、第一电容C1、第二电容C2、第一吸收电容Csl、第二吸收电容Cs2、第一 IGBT管S1、第二 IGBT管S2、第三IGBT管S3和负载Load ;所述第一IGBT管S1的漏极连接直流电源E的正极和第三电感L 3的一端，第一 IGBT管S:的源极连接第二 IGBT管S2的漏极、第一吸收电容C sl的一端和第一电感L:的一端；第二 IGBT管S 2的源极连接直流电源E的负极和第一吸收电容Csl的另一端；第一电感L:的另一端连接第一电容C1的一端，第一电容C:的另一端连接第二电容C 2的一端和负载Load的一端，第二电容C2的另一端连接第二电感L2的一端，第二电感L 2的另一端连接第三电感L 3的另一端、第三IGBT管&的漏极和第二吸收电容C s2的一端；第三IGBT管S 3的源极连接第二吸收电容Cs2的另一端、负载Load的另一端、第二 IGBT管S 2的源极和直流电源E的负极。
[0020]本发明提供的多频率输出逆变电路包括三种工作模式:
[0021]模式一:输出中频交流电流；模式二:输出高频交流电流；模式三:同时输出高频和中频两种频率的交流电流。
[0022]本发明的工作原理如下:
[0023]模式一:始终给第三IGBT管S#断信号，给第一 IGBT管S i和第二 IGBT管S 2带有死区时间的驱动信号，此时，逆变电路结构如图4所示，电路包括直流电源E、第一电感Lp第二电感L2、第三电感L3、第一电容C1、第二电容C2、第一吸收电容Csl、第二吸收电容Cs2、第一 IGBT 管 S1、第二 IGBT 管 S2和负载 Load。
[0024]模式一中，根据第一 IGBT管S1和第二 IGBT管S2工作状态的不同，可分为以下三种情况；
[0025]1.1、第一 IGBT管S1导通，第二 IGBT管S2关断，导通时间为T。，在此期间直流电源E、第一 IGBT管S1、第一电感L1、第一电容C1、负载Load构成中频回路。同时还存在另外两条回路，分别为C2、L2, Cs2、负载Load回路和Lp C1, C2, L2, L3, S1回路。
[0026]1.2、第一 IGBT管S1关断，第二 IGBT管S 2关断，持续时间为T d，在此期间第一电感L1、第一电容C1、第一吸收电容Cs1、负载Load构成中频回路。同时还存在另外两条回路，分别为 C2、L2, Cs2、负载 Load 回路和 C1, C2, L2, L3、电源 E、Csi回路。
[0027]1.3、第二 IGBT管S2导通，第一 IGBT管S i关断，持续时间为T。，在此期间第一电感L1、第一电容C1、第二 IGBT管S2、负载Load构成中频回路。同时还存在另外两条回路，分别为C2、L2, Cs2、负载Load回路和Lp C1, C2, L2, L3、直流电源E、第二 IGBT管S2回路。
[0028]设此时电路运行周期为T，那么存在以下关系:21+2Td= T ;此时中频回路提供给负载中频功率输出，由于串联了低容量的高频电容C2，流经其他两条回路的电流很小，因此其他两条回路几乎不提供功率输出。由于第二 IGBT管S2并联了第一吸收电容C S1，因此Sp&实现了软开关，电路结构如图4，开关信号和负载信号图如图6。
[0029]模式二:始终给第一 IGBT管S1*断信号，始终给第二 IGBT管S 2导通的驱动信号，给第三IGBT管&正常的驱动信号(方波信号)，此时，电路结构如图5所示。当53导通时，S3、电容C2、电感L2、负载Load构成高频回路，另外存在负载Load、第一电容C1、第一电感Q、第二 IGBT管S2回路；当S 3关断时，电源E、L3、C2、L2、负载Load构成高频回路，另外存在负载Load、C1山、S2回路。此时高频回路提供给负载高频功率输出，由于串联了低频大容量电感L1，流经另一条回路的电流很小，另一条回路几乎不提供功率输出。
[0030]另外还存在一种情况:在S3关断期间，当第二吸收电容C 52电压降为零时，S 3的反并联二极管D3导通，将S 3两端电压箝位在零，因此S 3实现零电压开通，正是由于S 3并联了第二吸收电容CS2，因此&实现了软开关。运行中S 3的软开关和负载输出如图7。
[0031]模式三:始终给IGBT管S1, SjP S 3正常的驱动信号(方波驱动信号)，其中S:和S2运行的状态同模式一，有3种状态；S3的状态同模式二有3种状态。由于本发明逆变电路输出的两种频率相差很大(几十乃至上百倍)，因此模式三存在9种状态，由于低频大容量电感LI对高频电流的阻抗和高频低容量电容C2对低频电流的阻抗都很大，再加上开关S P
S2,&均实现了软开关，因此本发明所提供的电路效率很高；模式三情况下负载输出波形如图8所示。
[0032]综上，本发明提供的多频率输出逆变电路可实现多个频率电流的输出，增加了使用范围，从而节省成本。
【主权项】
1.一种多频率输出的逆变电路，其特征在于，包括直流电源(E)、第一电感(L1)、第二电感(L2)、第三电感(L3)、第一电容(C1)、第二电容(C2)、第一吸收电容(Csl)、第二吸收电容(Cs2)、第一开关管(S》、第二开关管(S2)、第三开关管(S3)和负载(Load);所述第一开关管(51)的漏极连接直流电源(E)的正极和第三电感(L3)的一端，第一开关管(S1)的源极连接第二开关管(S2)的漏极、第一吸收电容(Csl)的一端和第一电感(L1)的一端；第二开关管(52)的源极连接直流电源(E)的负极和第一吸收电容(Csl)的另一端；第一电感(L1)的另一端连接第一电容(C1)的一端，第一电容(C1)的另一端连接第二电容(C2)的一端和负载(Load)的一端，第二电容(C2)的另一端连接第二电感(L2)的一端，第二电感(L2)的另一端连接第三电感(L3)的另一端、第三开关管(S3)的漏极和第二吸收电容(Cs2)的一端；第三开关管(S3)的源极连接第二吸收电容(Cs2)的另一端、负载(Load)的另一端、第二开关管(S2)的源极和直流电源(E)的负极。2.根据权利要求1所述的多频率输出的逆变电路，其特征在于，所述开关管为IGBT管或MOS管。3.根据权利要求1所述的多频率输出的逆变电路，其特征在于，所述第一开关管(SD、第二开关管(S2)和第三开关管(S3)的栅极分别接控制信号，通过控制第一开关管(S1)、第二开关管(S2)和第三开关管(S3)的断开和关闭，实现多频率的输出。
【专利摘要】一种多频率输出的逆变电路，属于电力电子技术领域。包括直流电源E、电感L1、L2、L3，电容C1、C2、Cs1、Cs2，开关管S1、S2、S3和负载；S1的漏极连接直流电源E的正极和L3的一端，源极连接S2的漏极、Cs1的一端和L1的一端；S2的源极连接直流电源E的负极和Cs1的另一端；L1的另一端连接C1的一端，C1的另一端连接C2的一端和负载的一端，C2的另一端连接L2的一端，L2的另一端连接L3的另一端、S3的漏极和Cs2的一端；S3的源极连接Cs2的另一端、负载的另一端、S2的源极和直流电源E的负极。该逆变电路可实现多频率的输出，可应用于需要多输出的逆变场合，从而节省成本。
【IPC分类】H02M7/539
【公开号】CN105186915
【申请号】CN201510556315
【发明人】蒋常龙, 苏阳, 向勇, 侯鹏
【申请人】电子科技大学
【公开日】2015年12月23日
【申请日】2015年9月2日