一种串并联谐振逆变电路结构的制作方法

本发明涉及电子电力领域，特别涉及一种串并联谐振逆变电路结构。

背景技术：

串并联谐振逆变电路，可以作为隔离型dc/dc变换器的一部分，也可以作为高频交流系统的供电部分，还可以作为线圈加热或无线能量传输系统的逆变电路，有着广泛的应用背景。

传统的串并联谐振逆变电路如图1所示，包括串联谐振腔ls和cs，并联谐振腔lp和cp，半桥或全桥逆变电路。工作时全桥逆变电路（mh1，mh2，ml1，ml2）生成矩形波，再经过串并联谐振腔，保留基波分量滤除高次谐波得到接近正弦的输出电压。

在传统的串并联谐振逆变电路中，由于采用的是全桥结构，开关管电压波形在大部分负载范围内不满足zvs，因此有较大的开关损耗，所以限制了在高频电路中的应用。

技术实现要素：

本发明提供一种串并联谐振逆变电路结构，旨在采用谐振软开关技术降低开关损耗。

本发明提供一种串并联谐振逆变电路结构，所述一相串并联谐振逆变电路包括串联谐振腔ls和cs、并联谐振腔lp和cp、e类逆变电路，所述e类逆变电路一端与直流输入端连接，所述e类逆变电路的另一端与cs的一端连接，所述cs的另一端与ls一端连接，所述ls的另一端与cp的一端连接，cp的一端与交流输出端连接，所述cp的另一端接地，所述lp与cp并联，所述e类逆变电路包括输入的谐振电路ln和cn和开关管m0，所述ln一端与直流输入端连接，所述ln的另一端与cn连接，所述cn的一端与cs连接，cn的另一端接地，所述开关管m0与cn并联。

作为本发明的进一步改进，该串并联谐振逆变电路包括两相串并联谐振逆变电路，所述每相电路均为基于e类逆变的串并联谐振逆变电路，所述两相电路并联。

作为本发明的进一步改进，该串并联谐振逆变电路包括第一相串并联谐振逆变电路和第二相串并联谐振逆变电路，所述第一相串并联谐振逆变电路包括第一倒相放大器和第一开关管m1，所述第二相串并联谐振逆变电路包括第二倒相放大器和第二开关管m2，所述第一倒相放大器一端与第一开关管m1连接，所述第二倒相放大器一端与第二开关管m2连接，所述第一倒相放大器的另一端与第二倒相放大器的另一端并联。

作为本发明的进一步改进，两相串并联谐振逆变电路之间相差180度。

作为本发明的进一步改进，两相串并联谐振逆变电路采用移相来控制输出电压。

作为本发明的进一步改进，所述串并联谐振逆变电路运行采用恒定开关频率和恒定占空比。

本发明的有益效果是：本方案采用e类逆变结构，能够满足软开关要求的zvs和zds，可以大幅减少开关损耗，使系统能够高频化运行。

附图说明

图1是传统的串并联谐振逆变电路图；

图2是本发明基于e类逆变的新型串并联谐振逆变电路图；

图3是本发明基于e类逆变的新型串并联谐振逆变电路的开关管电压电流波形图；

图4是本发明两相结构下的基于e类逆变的新型串并联谐振逆变电路图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。

实施例一：

如图2所示，本发明的一种串并联谐振逆变电路结构采用的是e类逆变电路结构，包括了同样的串联谐振腔ls和cs，并联谐振腔lp和cp，但是逆变电路由全桥电路改为了e类谐振电路，电路中包括输入的谐振电路ln和cn以及开关管m0。e类逆变电路一端与直流输入端连接，e类逆变电路的另一端与cs的一端连接，cs的另一端与ls一端连接，ls的另一端与cp的一端连接，cp的一端与交流输出端连接，cp的另一端接地，lp与cp并联，e类逆变电路包括输入的谐振电路ln和cn和开关管m0，ln一端与直流输入端连接，ln的另一端与cn连接，cn的一端与cs连接，cn的另一端接地，开关管m0与cn并联。

电路运行采用恒定开关频率和恒定占空比。在参数配比合适的情况下开关管m0上的驱动电压vg，漏源极电压vds和漏源极电流id波形如图3所示。由图可见，系统可以达到zvs和zds，可以大幅减少开关损耗，提高效率或提高工作频率以减少体积。

vds电压经过ls-cs-lp-cp的串并联谐振网络，基波被保留，高次谐波被一定程度地滤除，所以可以产生纯度较高的正弦电压波形；此外由于串并联谐振网络在负载变化时能够保持较为稳定的频率特性，所以输出电压和vds电压基本不会随着负载的变轻而波动或产生畸变。

实施例二：

如图4所示，本方案包括两相串并联谐振逆变电路，每相电路均为基于e类逆变的串并联谐振逆变电路，两相电路并联。两相串并联谐振逆变电路之间相差180度。此举能够有效减少输入电流纹波，减少输出电压的二次谐波。

具体的，本方案包括第一相串并联谐振逆变电路和第二相串并联谐振逆变电路，第一相串并联谐振逆变电路包括第一倒相放大器和第一开关管m1，第二相串并联谐振逆变电路包括第二倒相放大器和第二开关管m2，第一倒相放大器一端与第一开关管m1连接，第二倒相放大器一端与第二开关管m2连接，第一倒相放大器的另一端与第二倒相放大器的另一端并联。

对于图4的电路，还可以采用移相控制的策略，能够通过相位的改变改变交流输出电压的幅值。

传统的串并联谐振逆变电路中，由于采用的是全桥结构，开关管电压波形在大部分负载范围内不满足zvs，因此有较大的开关损耗，所以限制了在高频电路中的应用；而本文提出的方案采用e类逆变结构，能够满足软开关要求的zvs和zds，如图3，可以大幅减少开关损耗，使系统能够高频化运行。而图4提出的两相结构下的基于e类逆变的新型串并联谐振逆变电路，能够在图2设计的新型电路的基础上减少输入电流纹波以及输出电压二次谐波，以提高系统的性能，或者可以通过移相的方式控制输出电压。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种串并联谐振逆变电路结构。本结构中一相串并联谐振逆变电路包括串联谐振腔LS和CS、并联谐振腔LP和CP、E类逆变电路，所述E类逆变电路一端与直流输入端连接，所述E类逆变电路的另一端与CS的一端连接，所述CS的另一端与LS一端连接，所述LS的另一端与CP的一端连接，CP的一端与交流输出端连接，所述CP的另一端接地，所述LP与CP并联，所述E类逆变电路包括输入的谐振电路LN和CN和开关管M0，所述LN一端与直流输入端连接，所述LN的另一端与CN连接，所述CN的一端与CS连接，CN的另一端接地，所述开关管M0与CN并联。本方案采用E类逆变结构，能够满足软开关要求的ZVS和ZDS，可以大幅减少开关损耗，使系统能够高频化运行。

技术研发人员：张东来;刘明雨
受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学深圳研究生院
技术研发日：2017.04.21
技术公布日：2017.08.11