本发明涉及一种高效率有源无损吸收高频链单级逆变电路，属于电学领域。
背景技术
两级功率变换以及高开关损耗导致传统两级逆变器整体效率不高。高频链单级逆变器(highfrequencylinksinglestageinverter,hfl-ssi)能够实现单级功率变换并通过pwm波型倍频降低开关损耗，有效提高功放效率。但是，hfl-ssi滤波电感电流与漏感电流在周波变换器换流死区时间内被阻断，进而在周波变换器开关管两端引起严重的尖峰电压，导致很高的电压应力与输出电压波形失真。因此，实现周波变换器可靠换流，是hfl-ssi在实际应用中需要解决的关键问题。
技术实现要素：
技术问题：为了解决现有技术的缺陷，本发明提供了一种高效率有源无损吸收高频链单级逆变电路。
技术方案：本发明提供的一种高效率有源无损吸收高频链单级逆变电路，包括半桥逆变电路、周波变换器、有源钳位电路、变压器；
所述半桥逆变电路包括开关管sp1、开关管sp2、电容cp1、电容cp2、直流输入电源vdc；所述开关管sp1的源极和开关管sp2的漏极连接，并与电容cp1和电容cp2的串联电路并联，并联电路两端分别与直流输入电源vdc的正极和负极连接；
所述有源钳位电路包括开关管sc1、开关管sc2、电容c1、电容c2、二极管d1、二极管d2、二极管d3、二极管d4；所述开关管sc1的源极和开关管sc2的漏极连接；二级管d1的阳极和二极管d2的阴极连接；二级管d3的阳极和二极管d4的阴极连接；电容c1和电容c1连接；所述开关管sc1的漏极、二极管d1的阴极、二极管d3的阴极和电容c1的一端连接；所述开关管sc2的源极、二极管d2的阳极、二极管d4的阳极和电容c2的一端连接；
所述半桥逆变电路、周波变换器、有源钳位电路通过变压器连接；
所述周波变换器包括开关管s1、开关管s2、开关管s3、开关管s4；所述开关管s1的源极和开关管s2的源极连接形成双向开关管s1-s2；所述开关管s3的源极和开关管s4的源极连接形成双向开关管s3-s4；
所述变压器包括一个初级线圈、两个次级线圈以及副边漏感lk1和副边漏感lk2，初级线圈一端连接于开关管sp1的源极和开关管sp2的漏极之间，另一端连接于电容cp1和电容cp2之间；变压器的第一次级线圈、副边漏感lk1、双向开关管s1-s2、双向开关管s3-s4、副边漏感lk2、第二次级线圈依次连接成环；开关管s2的漏极与开关管s4的漏极连接，并与滤波电感l的一端连接；滤波电感l的另外一端与滤波电容c和负载电阻r所形成的并联电路连接；滤波电容c和负载r所形成的并联电路另外一端与参考地连接；
副边漏感lk1和开关管s1的漏极之间与开关管sc1的源极和开关管sc2的漏极之间连接，副边漏感lk2和开关管s3的漏极之间与二级管d1的阳极和二极管d2的阴极之间连接，二极管d3的阳极和二极管d4的阴极之间与开关管s2的漏极和开关管s4的漏极之间连接。
有益效果：本发明提供的逆变电路为采用有源无损吸收的高频链单级逆变电路，可实现周波变换器开关管两端电压钳位，并可回收滤波电感与漏感能量，具有低电压应力与高效率的优点。
附图说明
图1为高效率有源无损吸收高频链单级逆变电路图。
图2为调制时序波形图。
图3为钳位开关管驱动时序图。
图4为钳位电容能量平衡过程图；其中，(a)sp1与sc1导通；(b)sp2与sc2导通；(c)f点与p点有源钳位。
图5为半桥有源无损吸收hfl-ssi漏感与滤波电感能量吸收与传递示意图。
图6为有源无损吸收高频链单级逆变电路变压器副边电压与pwm波形图。由图6可以看到通过有源无损吸收，变压器副边电压不存在尖峰电压。
图7为阻性负载时的工作波形。由图7可以看到输出电压具有很好的波形质量。
图8是感性负载时的工作波形。由图8可以看到输出电压具有很好的波形质量。
图9是容性负载时的工作波形。由图9可以看到输出电压具有很好的波形质量。
具体实施方式
下面对本发明高效率有源无损吸收高频链单级逆变电路作出进一步说明。
高效率有源无损吸收高频链单级逆变电路，见图1，包括半桥逆变电路、周波变换器、有源钳位电路、变压器；
所述半桥逆变电路包括开关管sp1、开关管sp2、电容cp1、电容cp2、直流输入电源vdc；所述开关管sp1的源极和开关管sp2的漏极连接，并与电容cp1和电容cp2的串联电路并联，并联电路两端分别与直流输入电源vdc的正极和负极连接；
所述有源钳位电路包括开关管sc1、开关管sc2、电容c1、电容c2、二极管d1、二极管d2、二极管d3、二极管d4；所述开关管sc1的源极和开关管sc2的漏极连接；二级管d1的阳极和二极管d2的阴极连接；二级管d3的阳极和二极管d4的阴极连接；电容c1和电容c1连接；所述开关管sc1的漏极、二极管d1的阴极、二极管d3的阴极和电容c1的一端连接；所述开关管sc2的源极、二极管d2的阳极、二极管d4的阳极和电容c2的一端连接；
所述半桥逆变电路、周波变换器、有源钳位电路通过变压器连接；
所述周波变换器包括开关管s1、开关管s2、开关管s3、开关管s4；所述开关管s1的源极和开关管s2的源极连接形成双向开关管s1-s2；所述开关管s3的源极和开关管s4的源极连接形成双向开关管s3-s4；
所述变压器包括一个初级线圈、两个次级线圈以及副边漏感lk1和副边漏感lk2，初级线圈一端连接于开关管sp1的源极和开关管sp2的漏极之间，另一端连接于电容cp1和电容cp2之间；变压器的第一次级线圈、副边漏感lk1、双向开关管s1-s2、双向开关管s3-s4、副边漏感lk2、第二次级线圈依次连接成环；开关管s2的漏极与开关管s4的漏极连接，并与滤波电感l的一端连接；滤波电感l的另外一端与滤波电容c和负载电阻r所形成的并联电路连接；滤波电容c和负载r所形成的并联电路另外一端与参考地连接；
副边漏感lk1和开关管s1的漏极之间与开关管sc1的源极和开关管sc2的漏极之间连接，副边漏感lk2和开关管s3的漏极之间与二级管d1的阳极和二极管d2的阴极之间连接，二极管d3的阳极和二极管d4的阴极之间与开关管s2的漏极和开关管s4的漏极之间连接。
该电路的工作原理：
有源钳位开关管sc1、sc2实现e点钳位，钳位电容c1～c2中点与参考地连接，以此为p点提供对参考地恒定的正负钳位电压。副边下绕组f点与p点类似，通过二极管d1～d2实现钳位。开关管sc1、sc2与原边开关管sp1、sp2同步开关，实现钳位电容功率双向流动，保持钳位电容电压恒定。
图4给出了钳位电容能量平衡过程，图4(a)为原边开关管sp1与钳位开关管sc1同步导通，实现钳位电容c1功率双向流动；图4(b)为原边开关管sp2与钳位开关管sc2同步导通，实现钳位电容c2功率双向流动；图4(c)为f点以及p点分别通过通过钳位二极管d1/d2以及d3/d4钳位至电容c1/c2。
图5给出了半桥有源无损吸收hfl-ssi漏感与滤波电感能量吸收与传递示意图。在周波变换器死区时间内，钳位电容c1/c2吸收漏感与滤波电感能量并通过开关管sc1和sc2传递至电源端，或者在双向开关管s1/s2或s3/s3导通后，传递至负载端。