专利名称：离散数字恒能量斩波变流母技术的制作方法
技术领域：
本发明属电力电子变流技术范畴，涉及一种可用于DC-DC升降压变换、高频电焊、高频感应加热、无刷直流电机调速、开关磁阻电机功率变换以及交流感应电机调速等方面的变流母技术。
背景技术：
在已有技术中，变流技术应用最多的几种调制方式如PAM(脉冲幅度调制)、PWM(脉冲宽度调制)和空间矢量调制等都是建立在以电压斩波为母技术基础上完成的。我们知道，电压斩波过程必须通过串接在电源和负载之间的功率开关器件的状态转换才能完成，由于开关器件的状态转换需要时间，因此，在转换期间，开关器件要承受一个时间不长(几到十几个微秒)但瞬时功率极大(可达器件自身额定功耗几百甚至上千倍)的功耗——即开关损耗，这种损耗的存在有两个不利影响一是如此大的瞬时功耗极易导致器件内部管芯出现局部过热而损坏；二是在斩波频率较高时，降低系统效率10～30％以上，且这些只能以发热形式耗散的能量，不仅浪费能源而且大幅增加了开关器件所要承担的散热容量，导致系统体积增大、生产成本增高等一系列棘手问题。20多年来，人们围绕如何解决这个问题提出过多种不同的解决方案，如技术早期提出的RCD、BCD等缓冲吸收软开关方案已被实践证明在一定的条件下是可行的。但是，这些解决方案都有一个不足，就是仅适用于系统斩波频率不太高的情况。为解决更高斩波频率下存在的问题，1986年首次由DM Divan教授提出了“双零谐振软开关”的概念，该解决方案的核心是利用LC元件的谐振储能过程，在系统的主电路中形成电压(或电流)周期性为零的条件，并通过控制电路使系统中的主开关器件在零电压或零电流时刻进行状态转换，这样，由于器件在状态转换时刻承受的功率为零，从而达到减小器件开关损耗的目的。到目前为止，对谐振软开关技术的研究已有17年了，但进展缓慢，至今只能在一些电源电压不超过500V、功率十几千瓦以下、且可靠性要求不太高的小功率系统中应用，其根本原因是这种谐振软开关方案很难协调解决好斩波功率、斩波频率和器件应力这三个既相互关联、又相互紧密制约的参数之间的矛盾。事实上，通过对现有技术所存在的问题及解决问题的方法进行深入研究后不难发现，由于电压斩波这个母技术存在难以协调解决的开关损耗问题，所以，凡是建立在电压斩波基础上的实际应用系统也毫无例外地存在同样的问题，可以这么认为，是母技术的“先天不足”带来子技术的“先天残疾”。
发明内容
一、要解决的技术问题完成一种可实际应用、并能全面解决现有技术中存在的、包括开关损耗、斩波功率、斩波频率和器件应力等问题的母技术。
二、技术方案采用由可控LC串联谐振储能网络和开关器件共同组成具有自然零开关特性的恒能功率脉冲形成电路(祥细内容见具体实施方式
部分，下同)，将系统所要传递的全部能量按输出波形的要求，通过功率脉冲形成电路以时间分割的方式分解为一个个独立的、含有固定能量和周期性过零特性的功率脉冲，然后按不同的应用范围分别进行如下处理1、直接输出到负载(此类应用包括直流电机调速、高频电焊、感应加热和电解、电镀、以及蓄电池充电等)；2、经升压变压器升压后输出到负载(此类应用包括电火花加工、静电喷涂、静电除尘和霓虹灯电源等)；3、输送到逆变电路的直流母线端，然后经逆变电路逆变为单相或三相对称波形后再输出到负载(此类应用包括无刷直流电机调速、感应电机调速以及开关磁阻电机功率变换等)。
三、有益效果1、理论和工作原理分析都表明，这种结构形式的斩波电路，采用半控型器件而不用附加任何关断电路即可使全部开关器件在自然零开关状态下工作，因此，系统的全部开关器件的工作过程不再存在开关损耗问题。这样，建立在以它为母技术基础上的实际应用系统(即子技术)也不再存在这个问题。
2、可将两路或两路以上功率较小、频率较低的分系统合成为一路具有较高频率、较大输出功率的大系统，且无论是单路系统还是多路合成系统，其全部控制信号都以离散数字方式工作。
3、由于作为系统能量传递主要方式的功率脉冲其所含的能量为恒定，而且它的形成过程不再存在开关损耗问题，因此在系统的斩波功率和斩波频率这两个重要指标之间不再相互制约。因此，可根据系统的需要在相当大的范围内灵活设置，从而使系统设计范围和综合性能指标与现有技术相比有很大的提高。
4、在本发明所涉及的实施系统中，其最高电压应力不超过2倍电源电压，最大电流应力不超过系统最大负荷时流过器件自身平均电流的3.2倍。这两个应力倍数对全控型器件而言稍高了一点，但在本发明的全部具体实施系统中，功率开关器件的最佳选择为半控型器件，而半控型器件的过流能力恰恰是相当强的，因此，承受这点的应力不是问题。
图1为半桥异步脉冲形成电路与电源和负载组成的DC/DC变换系统；图2为全桥同步脉冲形成电路与单相逆变电路组成的DC/AC逆变换系统；图3为用图2电路逆变完成的类SPWM波形；图4为全桥同步脉冲形成电路与三相逆变电路组成的DC/AC逆变换系统；图5为用图4电路逆变完成的的三相对称梯形电压波形；图6为用两个半桥异步脉冲形成电路组成的合成系统；图7为三个全桥同步脉冲形成电路和一个单相逆变电路组成的合成系统；图8为三个全桥同步脉冲形成电路和三个单相逆变电路组成的合成系统。
具体实施例方式
一、功率脉冲形成电路的组成功率脉冲形成电路在结构上分为半桥异步式和全桥同步式两种，其中半桥式电路只需两个开关元件，结构简单，但每个脉冲能量的传输需分为两步才能完成，因此，斩波频率和输出功率都比较低；而全桥式电路需四个开关元件，但每个脉冲能量的传输只需一步即可完成，因此，斩波频率和输出功率都比较高，应用范围也要大一些。
1、半桥异步式功率脉冲形成电路的组成电路结构如图1(a)中的虚线框内所示，整个脉冲形成电路由单向可控硅S1、S2、谐振电抗L1、L2、谐振电容C和续流二极管VD组成，电路联接方法为L1、S1、S2、L2顺序串联后；C接于S1阴极和S2阳极之间的中间点与地之间；VD的阳极接地而阴极接于S2的阴极和L2的中间点上，P1为输入端，输出端为Y1。
2、全桥同步式功率脉冲形成电路的组成电路结构如图2(a)中虚线AA’左边所示，整个脉冲形成电路P由接成单相全桥的四个单向可控硅S11～S14、谐振电容C、谐振电抗L以及续流二极管VD组成，电路联接方法为C接在两半桥的中间点P2、P4上，而可控硅全桥、谐振电抗L以及续流二极管VD组成T形电路，其输入端P1接电源E，输出端为Y1。
二、逆变电路的组成1、单相逆变电路的组成电路结构如图2(a)中虚线AA’右边所示，由接成单相全桥的四个单向可控硅S21～S24组成(输出平波电容C0不一定每个应用系统都需要，可根据实际需要选择)；Y1、Y3为直流母线端(即功率脉冲输入端)，Y2、Y4为逆变输出端。
2、三相逆变电路的组成电路的结构如图4中虚线AA’右边所示，由接成三相全桥的六个单向可控硅S21～S26和三个输出平波电容Cab、Cbc、和Cca组成，Y1、Y3为功率脉冲输入端，YA、YB、YC为逆变输出端。
三、实际应用系统的组成及工作原理1、DC/DC变换(1)、降压式DC/DC变换系统的组成和工作原理降压式DC/DC变换电路根据实际输出波形的需要，在负载两端可以并接平波电容，也可以不用平波电容。例如用作感应加热时不能有平波电容，用作高频电焊时平波电容可有可无，而用作电子线路的电源时必需有平波电容。下面分析时认为存在平波电容。
1)、由半桥异步式功率脉冲形成电路组成的DC/DC降压变换系统系统电路如图1(a)中所示。电路参数CO＞＞C，分析过程可认为CO的端电压在一个脉冲周期内不变。电路初始状态为电容C上电压为零，两个可控硅S1、S2均处于关断状态；工作过程为(各时间段相关的波形见图1(C)时间t0时刻触发可控硅S1，S1在零电流条件下开通，电流i1经S1、L1向C充电，uc上升；到t2时uc上升到2倍电源电压而i1下降到零，S1在零电流条件下自然关断；到t3时触发可控硅S2，S2也在零电流条件下开通，C上所充电荷经L2向CO以谐振方式放电，uc下降，电流i2＝i4同时上升；到t4时i2、i4上升最大值并开始下降；t5时刻，uc下降到零，S2与VD换流，i3取代i2流通，即i3＝i4，同时S2在零电压、零电流条件下自然关断；i4继续下降；到t6时刻i4下降到零；t7时刻，下个脉冲周期开始，重复前述过程。经分析计算可知，该电路每工作一个脉冲周期便从电源吸收并输送WS＝2CE2(焦耳)的能量到负载，并且该能量值不受负载RL的变化影响。承受最高电压应力的开关器件为S2和VD，数值为2倍电源电压，承受最大电流应力的器件为S2，其最大值不超过最大负荷时流过S2的平均电流的3.2倍。
2)、由全桥同步式功率脉冲形成电路组成的DC/DC降压变换系统系统电路为将图2(a)中虚线AA′右边的电路全部去掉，然后用负载RL和平波电容CO并联后的电路代替。电路参数CO＞＞C，分析过程可认为在一个脉冲工作周期内CO的端电压不变。电路的初始状态为全部可控硅处于关断状态，电抗电流iL为零，谐振电容C两极板上充有与电源电压相等的电荷，极性上正下负，输出电容CO端电压为直流U0。时间t0时刻(各时间段相关的波形见图2(b)，触发可控硅S12、S13，S12、S13在零电流条件下开通，由于电容C上的电压UC与电源电压同极性串连，因此开通时刻，P3点电压up(续流二极管VD承受的反压)为两倍电源电压。随后C开始放电，iL经E、S12、C、S13、L、CO形成回路流通，并从零开始增大，up下降；到t2时刻，up＝U0，iL达到最大值并开始下降；到时间t3时，C被反向充电到电源电压而up下降到零，VD续流导通，而可控硅S12、S13在零电流、零电压条件下自然关断，iL继续下降；时间t4时，iL下降到零；t5时刻，下一个脉冲周期开始；但这时应触发可控硅S11、S14，S11、S14也在零电流条件下开通，因C上的电压极性在上个脉冲周期结束时被充电到上负下正，而这次导通的可控硅为S11、S14，因此，P3点电压和其余各点的电压、电流波形及其变化过程与上一个脉冲周期相同，不再重复论述。通过分析计算可知，该电路每工作一个周期也从电源吸收并输送WS＝2CE2(焦耳)的能量到负载，并且该能量值不受负载RL的变化影响。工作过程承受最高电压应力的开关器件为VD，数值为2倍电源电压，S11～S14承受电流应力相同，其最大值均不超过最大负荷时流过自身平均电流的3.2倍。
(2)、升压式DC/DC变换系统的组成和工作原理升压式DC/DC变换系统的电路结构用图1(b)的高频脉冲升压变压器及负载电路代替图1(a)中续流二极管VD右边的全部电路即可，工作过程分析与降压式电路基本相同，不再重复论述。要说明的是变压器的高压输出侧可根据实际应用需要来决定是否需要整流平波电路。例如用于高压静电除尘、静电喷涂时必须有整流平波电路，而用于霓虹灯电源时可不用整流平波。
无论是DC/DC降压变换还是升压变换，其输出功率的计算都一样的，即将每个脉冲所含的能量WS乘以斩波频率f就是系统的输出功率P，P＝WSf(瓦)。(在本例中若假设WS＝1焦耳，f＝10KHZ，则P＝10千瓦)。
2、DC/AC逆变换(1)由全桥同步式功率脉冲形成电路和单相逆变电路组成的逆变系统
1)、工作过程和特性分析系统电路如图2(a)所示。电路参数CO＞＞C，分析过程认为在一个脉冲工作周期内CO的端电压不变；电路初始状态全部可控硅处于关断状态，电抗电流iL为零，谐振电容C上已充足电荷，端电压为电源电压，极性上正下负，输出电容CO端电压为u0，极性为左正右负。时间t0时刻(各时间段相关的波形见图2(b)触发可控硅S12、S13、S21、S24，四个可控硅均在零电流条件下开通，由于电容C上的电压UC与电源电压同极性串连，因此在可控硅开通瞬间，P3点电压up(续流二极管VD承受的反压)为两倍电源电压。随后C开始放电，iL经E、S12、C、S13、L、S21、CO、S24形成回路流通并从零开始增大，up下降；到t2时，up＝u0，iL达到最大值并开始下降；时间t3时刻，C被反向充电到电源电压值，up下降到零，VD续流导通，S12、S13在零电压和零电流条件下自然关断，而iL继续下降；到时间t4，iL下降到零，S21、S24在零电流条件下自然关断。到时间t5时下一个脉冲周期开始。这时触发可控硅S11、S14和S22、S23，四个可控硅也在零电流条件下开通，因C上的电压极性在上个脉冲周期结束时被充电到上负下正，而这次导通的可控硅为S11、S14，因此，P3点电压和其余各点的电压、电流波形及其变化过程与上一个脉冲周期相同，不再重复论述。通过分析计算可知，该电路每工作一个周期也从电源吸收并输送WS＝2CE2(焦耳)的能量到负载，并且该能量值不受负载RL的变化影响。工作过程承受最高电压应力的开关器件为VD，数值为2倍电源电压，8个可控硅承受相同的电流应力，其最大值均不超过最大负荷时流过自身平均电流的3.2倍。
2)、调制输出类SPWM波用图2(a)电路调制输出图3(b)的类SPWM波形(如对有关的名词定义不熟悉，可参考本说明书后面附录)，需通过两种方式对脉冲的产生和传输过程进行控制，一是选择通路(即选择可控硅的导通组)，二是选择时间。在图3(b)波形中，首群项a是群值为2、群基为-1的负实群，由1、2两个实脉冲p1和p2组成，假定p1(脉冲1)的导通组是可控硅S12、S13、和S21、S24(组号g21)的话，则p2(脉冲2)的导通组应为S11、S14和S21、S24(组号g11)；群项b是群值为2、群基为0的虚群，由p3、p4(虚脉冲3和4)组成，功率脉冲形成电路的可控硅全部停止工作(组号g00)两个周期；群项c为群值1、群基-1、仅由p5组成的负实群，导通组返回S12、S13、和S21、S24(组号g21)；群项d是虚群，由p6、p7组成，功率脉冲形成电路的全部可控硅又停止工作(组号g00)两个周期；接着群项e是群值为1、群基为1、由p8单独组成的正实群，导通组为S11、S14、和S22、S23(组号g12)；群项f是虚群，导通组g00；随后，群项g为群值2、群基1的正实群，由p11、p12组成，其中p11的导通组为S12、S13、和S22、S23(组号g22)，p12的导通组g12；随后，群项h又按g00工作；而在群项i中，p15的导通组是g22；p16的导通组是g12；p17又返回到g22，……，如此循环顺序工作。从上述工作过程可看出①功率脉冲形成电路的可控硅S11～S14按实脉冲出现的顺序两两对角轮流导通工作；②逆变电路中的可控硅S21～S24按输出波形的正负半周两两对角轮流导通工作；③功率脉冲形成电路在群基不为零的实群期间工作，而在群基为0的虚群期间不工作，从而在逆变电路的直流母线上流过图3(a)所示的具有正群集特性的电流波形，即脉冲形成电路负责输出波形的群序和群值的调制任务；④在输出波形的负半周，可控硅S21、S24导通工作，而在输出波形的正半周，可控硅S22、S23导通工作，即逆变电路负责输出波形的群基调制任务。
任何DC/AC逆变换系统的输出功率计算方法都是一样的，即将逆变电路直流母线上每秒钟所出现的实脉冲数乘以每个脉冲所含的能量，即得系统的输出功率。例如，将图3(b)输出波形u0半个周期内所含的实脉冲数乘以2，即得u0在一个周期内所含的实脉冲数m，将m乘以每个脉冲所含的能量WS，再乘以输出频率f0，就是系统的输出功率P，P＝WSmf0(在本例中m＝32，假设WS＝1焦耳，f0＝200HZ，则P＝6400瓦)。
(2)由全桥同步式功率脉冲形成电路和三相逆变电路组成的逆变系统系统电路如图4所示，其调制输出下列两种波形的过程与采用图2(a)电路调制输出单相SPWM波形的过程除逆变桥的可控硅导通组不同外，其余过程都相同。
1)调制输出三相对称梯形波三相输出波形如图5所示。其调制过程与单相类SPWM波形的调制相类似但不完全相同。具体工作过程如下由功率脉冲形成电路形成的(类矩形)正群集波形iL输送到逆变桥的直流母线上以后，根据iL波形中的7个正实群(群项A、C、E、G、I、K)，逆变桥的可控硅导通组顺序应为S21、S26 S21、S25、 S23、S25 S23、S24 S22、S24 S22、S26，同时，利用三个大容量的输出平波电容对能量的存储与释放作用，在负载上即形成了如图中所示的Uab、Ubc、Uca电压波形。从这里可以看出系统的调制过程是，功率脉冲形成电路首先形成具有三相输出波形合成特征的正群集波形iL输送到逆变电路的直流母线上，然后逆变电路以两变量空间矢量调制方式(也可用三变量空间矢量调制方式)完成三相对称输出波形的调制，最后经平波电容平波后输出到负载。
2)调制输出三相对称正弦波调制输出三相对称正弦波的方法与调制输出三相对称梯形波的方法基本相同，也是脉冲形成电路首先形成具有三相输出波形合成特征的正群集波形iL输送到逆变电路的直流母线上，然后逆变电路的每个桥臂的两个可控硅以类SPWM波形的导通规律完成三相对称输出波形的调制，最后取出相电压经平波电容平波后输出到负载。
3、合成系统通常，当单个器件的工作电流达到极限时，人们往往采用多管并联的方法来提高总电流。而当单个器件的工作频率达到极限时就不可能采用多管并联的方法来提高工作频率。但在本发明中，可以在系统逆变桥的输出端采用逻辑“或”的形式，直接将两路以上结构相同但功率较小、频率较低的脉冲变流系统合成为一个较高频率的大功率系统。且在这种工作方式下各支路器件只需承受各自支路的应力即可，从而较好地解决了器件固有开关速度与高斩波频率之间的矛盾。在这种工作方式下，由于输出功率是合成之和，所以计算时须将各支路产生的功率脉冲总数相加后再乘以脉冲所含的能量。
(1)由两个DC/DC子系统合成一个DC/DC大系统电路结构如图6所示，实际上是将两个图1(a)的电路在输出端直接并联而成。两条支路可采用相等功率、相同频率的参数，也可采用不同功率、不同频率的参数。在控制方法上，当两条支路采用相等功率、相同频率的参数时，可以用同步输出方式，也可以用异步错位输出方式，从减小平波电容的容量和体积成本来看，异步错位输出方式要优于同步输出方式，但在控制上，异步方式要比同步方式复杂一些。当两条支路采用不同功率、不同频率的参数时，各支路独立工作，互不干扰，只是在输出端进行功率的合成。
(2)由三个全桥式同步脉冲形成电路和一个单相逆变电路合成的系统电路结构如图7所示，由三个全桥同步式脉冲形成电路和一个单相逆变电路组成，电路联结特点是并联点在直流母线端，所以，将它称为“母线端合成”系统。这种结构的合成系统的主要优点是拓扑简单、控制容易，不足之处是三个脉冲形成电路只能用同步工作方式才能完成SPWM波形的调制。所以，输出波形中高次谐波分量大一些。在控制方法上，当逆变电路采用空间矢量调制方式时，三个功率脉冲形成电路采用同步或错位工作方式均可，而在逆变电路采用SPWM调制方式时，三个功率脉冲形成电路只能采用同步工作方式。
(3)由三个相同的DC/AC子系统合成一个DC/AC大系统电路结构如图8所示，称为“负载端合成”系统。由三个图2(a)所示的电路在负载端并联而成(也可用三个图4所示的电路在三个输出端并联而合成三相系统)。这种结构的合成系统其主要优点是输出波形平滑、控制容易，不足之处是所用器件数量多，体积大。在控制方法上各个分系统之间可同步工作，也可异步工作。
附录有关的名词说明(参考图3波形)1、实脉冲、虚脉冲——在波形的确定位置上出现的、具有实际脉冲全部特征的脉冲称为实脉冲，而在确定位置上只有空位而没有实际特征的脉冲称为虚脉冲。
例如图3(a)中脉冲1为实脉冲，脉冲3为虚脉冲。
2、脉冲群、实群和虚群、正实群和负实群——由一组特征相同的脉冲排列而成的集合称为脉冲群。其中由全由实脉冲排列而成的脉冲群称为实群，全由虚脉冲排列而成的脉冲群称为虚群。而在实群中，根据实脉冲的极性是正还是负，可将实群又分为正实群和负实群。
例如图3(a)中，脉冲1、2和3、4都组成了脉冲群、但脉冲1、2组成的是实群(正实群)，而脉冲3、4组成的是虚群。而在图3(b)中脉冲1、2组成的则是负实群。
3、群值、群基——每个脉冲群所含的脉冲数称为群值，其极性称为群基。当脉冲群全由正极性脉冲组成时其群基为1，而全由负极性脉冲组成时其群基为-1，全由虚脉冲组成时其群基为0，无极性。
例如图3(a)中，脉冲1、2组成的正实群的群值为2，群基为1，而由脉冲19～22组成的正实群中，群值为4而群基为1；但由脉冲3、4组成的是虚群，其群值为2而群基为0。而在图3(b)中，脉冲1、2组成的是负实群其群值为2，群基为-1。
4、群集、群项、群序——由一连串实群和虚群相互间隔排列而成的集合称为群集，组成群集的每个脉冲群统称为群项，对各个群项出现在群集中的时间顺序进行的编号称为群序。
例如图3(a)、(b)两个波形都是群集，由21个群项组成，群序为a～u。
5、单值群集和双值群集——群集中的实群全部由同种群基的群项所组成的群集称为单值群集，而由两种群基的群项所组成的群集称为双值群集。
例如图3(a)的波形为单值群集、图3(b)的波形为双值群集。
6、正群集、负群集、零群集——在单值群集中，实群全部由+1群基的群项所组成的群集称为正群集，而全部由-1群基的群项所组成的群集称为负群集，全部由0群基的群项所组成的群集称为零群集。例如图3(a)的波形为正群集，而零群集实际上是只有坐标而无波形的一个特例。
7、类波形——按群序的顺序连接群集中各群项的外包络线所构成的波形统称为类波形，具体名称根椐它的外包络线与何种波形近似即称为“类XX波形”例如图3(b)的波形称为“类SPWM波形”，图5中iL的波形称为“类矩形波”。
权利要求
1.一种适用于DC-DC升降压变换、高频电焊、高频感应加热、无刷直流电机调速、开关磁阻电机功率变换以及交流感应电机调速等方面的离散数字恒能量斩波变流母技术，其方法特征为由可控LC串联谐振储能网络和开关器件共同组成具有自然零开关特性的恒能功率脉冲形成电路，将系统所要传递的全部能量按输出波形的要求，通过脉冲形成电路以时间分割的方式分解为一个个独立的、含有固定能量和周期性过零特性的恒能功率脉冲，然后按不同的应用范围分别进行如下处理(1)直接输出到负载(此类应用包括直流电机调速、高频电焊、感应加热和电解、电镀、以及蓄电池充电等)；(2)经升压变压器升压后输出到负载(此类应用包括电火花加工、静电喷涂、静电除尘和霓虹灯电源等)；(3)输送到逆变电路的直流母线端，然后经逆变电路逆变为单相或三相对称波形后再输出到负载(此类应用包括无刷直流电机调速、感应电机调速以及开关磁阻电机功率变换等)。
2.建立在权利要求1所述的离散数字恒能量斩波变流母技术基础上的各种实际应用系统，其实施方案由直流恒压源E、恒能功率脉冲形成电路P、逆变电路Y和控制电路组成。其特征在于(a)DC/DC降压变换系统中，恒能功率脉冲形成电路P的输出直接提供给负载电路工作，并通过控制恒能功率脉冲形成电路P的斩波频率f来线性调节系统输出功率的大小，其输出功率的计算为每个脉冲所含的能量值乘以斩波频率f即得。(b)DC/DC升压变换系统中，恒能功率脉冲形成电路P的输出通过高频脉冲升压变压器升高电压后提供给负载，并通过控制恒能功率脉冲形成电路P的工作频率f来线性调节系统输出功率的大小。(c)在DC/AC单相逆变换系统中，恒能功率脉冲形成电路P以受控断续工作方式完成输出波形的群序和群值的调制，而逆变电路Y完成输出波形的群基的调制。(d)在DC/AC三相逆变换系统中，恒能功率脉冲形成电路P首先形成具有三相输出波形合成特征的正群集波形iL输送到逆变电路的直流母线上，然后逆变电路以(两变量或三变量)空间矢量调制方式或类SPWM调制方式完成三相对称输出波形的调制，最后经平波电容平波后输出到负载。(e)将两路或更多路电路结构相同而输出功率较小、频率较低的支路系统采用“负载端并联”或“母线端并联”方法，将各支路系统的对应端口并联在一起，即可完成一路具有较大输出功率、较高输出频率的合成系统，其控制方法是各并联支路采用同步输出脉冲方式或采用异步错位输出脉冲方式都可。(f)将DC/AC逆变换系统(包括合成系统)各直流母线上每秒内出现的实脉冲总数之和乘以每个脉冲所含的能量，即得系统的总输出功率。(g)无论是单路系统还是多路合成系统，其全部控制信号都是离散数字式的。
3，根据权利要求2所述的实际应用系统，其实施方案中的恒能功率脉冲形成电路在结构上分为半桥异步式和全桥同步式两种类形，其特征在于(a)半桥异步式功率脉冲形成电路P由单向可控硅S1、S2、谐振电抗L1、L2、谐振电容C和续流二极管VD组成，电路联接方法为L1、S1、S2、L2顺序串联后；C接于S1阴极和S2阳极之间的中间点与地之间；VD的阳极接地而阴极接于S2的阴极和L2的中间点上，P1为输入端，输出端为Y1。(b)全桥同步式功率脉冲形成电路P由接成单相全桥的四个单向可控硅S11～S14、谐振电容C、谐振电抗L以及续流二极管VD组成，电路联接方法为C接在两半桥的中间点P2、P4上，而可控硅全桥、谐振电抗L以及续流二极管VD组成T形电路，其输入端P1接电源E，输出端为T1。
4.根据权利要求2所述的实际应用系统，其实施方案中的逆变电路有单相和三种两种类形，其特征在于(a)、单相逆变电路由接成单相全桥的四个单向可控硅S21～S24组成；Y1、Y3为功率脉冲输入端，Y2、Y4为逆变输出端。(b)、三相逆变电路由接成三相全桥的六个单向可控硅S21～S26和三个输出平波电容Cab、Cbc、和Cca组成，Y1、Y3为功率脉冲输入端，YA、YB、YC为逆变输出端。
全文摘要
本发明为一种适用于DC/DC升降压变换、高频电焊、高频感应加热、无刷直流电机调速、开关磁阻电机功率变换和交流感应电机调速等应用的变流母技术。其主要优点是1建立在以它为基础上的各种实际应用系统其全部开关器件均在自然零开关状态下工作而无开关损耗问题；2功率元件采用半控型器件而无任何附加关断电路即可可靠工作；3可将两路或两路以上功率较小、频率较低的分系统合成为一个具较高斩波频率、较大输出功率的大系统。
文档编号H02M3/00GK1547317SQ20031011119
公开日2004年11月17日 申请日期2003年12月10日 优先权日2003年12月10日
发明者卢诚, 邵剑龙, 谢实, 何春, 金建辉, 卢 诚 申请人:昆明理工大学