一种逆变电源装置及其控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明实施例设及逆变电源技术领域，尤其设及一种逆变电源装置及其控制方 法。
【背景技术】
[0002] 高效率、高功率密度是逆变电源发展的重要方向。对于一定功率等级的逆变电源 装置，其功率密度取决于装置的体积，主要在于磁性元件和散热器的体积。散热器是为了快 速有效地散去逆变电源工作时产生的大量热量，避免毁坏设备。因此，其体积主要取决于逆 变电源工作时的损耗大小。若能降低逆变电源的损耗，不仅能够提高逆变电源的效率，还能 有效减小散热器的体积，从而提高功率密度。
[0003] 逆变电源中的损耗主要包括开关管损耗和磁性元件损耗。其中，功率开关管的损 耗包括通态损耗和开关损耗。其中，通态损耗由开关管的导通压降和流过的电流决定，通常 无法改变。而开关损耗是由开关器件在开通和关断过程中电压与电流的交叠导致的。由于 每个开关周期内逆变电源的开关管会完成一次开通和关断，因此，当逆变电源为提高性能 而增大开关频率必然会大幅地增大开关器件的损耗，从而大大增加了散热器件的体积和重 量，因此必须采取相应的措施降低逆变电源的损耗。
[0004] 降低开关损耗的有效途径就是尽可能地减少开关器件电压与电流的交叠时间，而 运往往是通过软开关技术实现的，即当电流为零后，使开关器件关断（或电压为零时，使开 关器件开通）。在小功率逆变电源中，软开关技术主要通过外加谐振电路来实现。根据其 工作原理和电路位置可分为谐振DC环节、谐振极、辅助谐振缓冲、主辅开关电路、载波控制 等。利用谐振电路来实现软开关时，谐振过程会在开关器件上产生很高的电压应力与电流 应力。因此，基于谐振电路的软开关技术仅仅适用于小功率领域。此外，谐振电路需要加入 辅助电容、电感及开关管等元件，运使得逆变电源的控制策略变得非常复杂，影响逆变电源 的稳定运行。
【发明内容】
[0005] 本发明实施例提供一种逆变电源装置及其控制方法，W实现逆变电路中开光管软 开关，降低开关管的损耗。
[0006] 第一方面，本发明实施例提供了一种逆变电源装置，包括：
[0007] 直流源、逆变电路、电感、电压传感器、电流传感器、电压电流采样单元、W及调制 控制单元；其中，
[0008] 所述直流源与所述逆变电路相连；
[0009] 所述逆变电路的输出端通过所述电感与负载相连；
[0010] 所述电压电流采样单元的输入端通过所述电压传感器和电流传感器与所述逆变 电路的输出端相连，用于采集电压信号和电流信号； W11] 所述电压电流采样单元的输出端与所述调制控制单元的输入端相连，用于将采集 到的电压信号和电流信号输出至所述调制控制单元；
[0012] 所述调制控制单元的输出端与所述逆变电路的输入端相连，用于根据所述电压电 流采样单元输出的电压信号和电流信号生成脉宽调制PWM驱动控制信号，W控制所述逆变 电路中开关管导通和关断。
[0013] 第二方面，本发明实施例提供了一种逆变电源装置的控制方法，由第一方面中的 逆变电源装置来执行，包括：
[0014] 向所述逆变电路中开关管的控制端输出脉宽调制PWM驱动控制信号；
[0015] 根据所述电压电流采样单元输出的电压信号和电流信号控制所述PWM驱动控制 信号。
[0016] 本发明实施例提供的技术方案，采用电感使逆变电源工作于不连续导通模式，在 无需外加谐振电路的情况下根据电压电流采样单元输出的电流信号采用控制策略实现了 逆变电路中功率开关器件的软开关，大幅减小了开关损耗，从而可W大幅减小散热器的体 积和重量，有效地提高了逆变器的功率密度。
【附图说明】
[0017] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发 明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可W根 据运些附图获得其他的附图。
[0018] 图1是本发明实施例一提供的一种逆变电源装置的结构示意图；
[0019] 图2是本发明实施例一提供的一个开关周期内电感电流波形图；
[0020] 图3是本发明实施例二提供的一种逆变电源装置的调制控制单元的结构示意图；
[0021] 图4是本发明实施例二提供的一种逆变电源装置的电感电流波形图；
[0022] 图5是本发明实施例=提供的一种逆变电源装置的电压控制子单元的控制结构 不意图；
[0023] 图6是本发明实施例四提供的一种逆变电源装置的控制方法的流程示意图；
[0024] 图7是本发明实施例五提供的一种逆变电源装置拓扑结构示意图；
[0025] 图8是本发明实施例五提供的一种逆变电源装置空载时输出电压、输出电流和电 感电流波形图；
[00%] 图9是本发明实施例五提供的一种逆变电源装置带阻性负载时输出电压、输出电 流和电感电流波形图；
[0027]图10是本发明实施例五提供的一种逆变电源装置带非线性负载时输出电压、输 出电流和电感电流波形图；
[002引图11是本发明实施例五提供的一种逆变电源装置电感电流波形图。
【具体实施方式】
[0029] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，W下将参照本发明实施例中的附 图，通过实施方式清楚、完整地描述本发明的技术方案，显然，所描述的实施例是本发明一 部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做 出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。 I；0030]实施例一
[0031] 图1是本发明实施例一提供的一种逆变电源装置的结构示意图，参见图1，所述装 置包括：直流源11、逆变电路12、电感L电压传感器13、电流传感器14、电压电流采样单元 15、W及调制控制单元16;其中，
[0032] 所述直流源11与所述逆变电路12相连；
[0033] 所述逆变电路12的输出端通过所述电感L与负载相连；
[0034] 所述电压电流采样单元15的输入端通过所述电压传感器13和电流传感器14与 所述逆变电路12的输出端相连，用于采集电压和电流信号；
[0035] 所述电压电流采样单元15的输出端与所述调制控制单元16的输入端相连，用于 将采集到的电压和电流信号输出至所述调制控制单元16;
[0036] 所述调制控制单元16的输出端与所述逆变电路12的输入端相连，用于根据所述 电压电流采样单元15输出的电压信号和电流信号生成脉宽调制PWM驱动控制信号，W控制 所述逆变电路12中开关管导通和关断。
[0037] 逆变电路输出端输出的是高电压和大电流信号，一般不能直接送入电压电流采样 单元，可W通过电压传感器将高电压转换为电压电流采样单元可W接收的小电压信号，通 过电流传感器将大电流转换为电压电流采样单元可W接收的小电流信号，经电压电流采样 单元采集并输出电压和电流信号。
[0038] 其中，电感L感抗的基准值Rb定义为
W40] 电感L感抗的标么值定义为[0041 ]
[0039] (1)
[0042]在本实施例中，逆变电源装置中使用的电感L的感抗标么值满足： (2)
(3)
[0044] 其中而为逆变电源额定输出频率下电感的感抗值； W45] 为逆变电源装置的额定输出频率；
[0046] L为电感的电感值；
[0047]E为逆变电源直流母线相对中性点的电压幅值； W48] Vm为额定输出电压峰值； W