一种基于可控电感的宽范围软开关全桥逆变电路及装置

本发明涉及高频逆变电源领域，特别涉及一种基于可控电感的宽范围软开关全桥逆变电路及装置。

背景技术：

1、高频链逆变器中的超前臂和滞后臂会在每半个工频周期交替一次，超前桥臂依靠漏感和滤波电感中的能量之和实现零电压开通；而滞后桥臂只能依靠变压器漏感中储存的能量，较难实现零电压开通；而且逆变过程中滤波电感中的电流是交变的正弦量，所以滤波电感电流很小或者为零时，实现超前桥臂的零电压开通也很困难。

2、当前高频链逆变器中移相全桥开关管实现软开关工作的范围有限，现有技术并未出现从控制谐振电感大小角度出发提出实现软开关的方案，并且无法实现高频链逆变器中移相全桥开关管在整个逆变过程的软开关工作，在高频工作状态下仍会增加开关损耗，降低变换器的效率。

3、有鉴于此，提出本技术。

技术实现思路

1、本发明公开了一种基于可控电感的宽范围软开关全桥逆变电路及装置，旨在降低逆变器在工作过程中的开关损耗，提升系统变换效率。本发明第一实施例提供了一种基于可控电感的宽范围软开关全桥逆变电路，包括：直流电源模块、环流抑制电路、第一可变电感单元、第二可变电感单元、移相全桥变换器、第一变压器、周波变换器、以及滤波器；

2、所述环流抑制电路并在所述直流电源模块的两端，所述直流电源模块的输出端与所述移相全桥变换器的输入端电气连接，所述移相全桥变换器的输出端与所述第一变压器的原边绕组电气连接，所述第一变压器的副边绕组与所述周波变换器的输入端电气连接，所述周波变换器的输出端与所述滤波器的输入端连接，所述滤波器的输出端连接负载，

3、所述第一可变电感单元的第一端与所述环流抑制电路的中点电气连接，所述第一可变电感单元的第二端与所述移相全桥变换器的其中一个桥臂的中点电气连接，所述第二可变电感单元的第一端与所述环流抑制电路的中点电气连接，所述第二可变电感单元的第二端与所述移相全桥变换器的另一个桥臂的中点电气连接；

4、所述第一可变电感单元、所述第二可变电感单元配置为根据开关信号调整自身的电感大小；

5、所述移相全桥变换器配置为能够根据第一可变电感单元变化的电感值、以及所述第二可变电感单元变化的电感值，实现在正弦波逆变过程中进行软开关工作。

6、优选地，所述第一可变电感单元包括：第二变压器、第一励磁电感、第一漏感、第一双向开关管；

7、所述环流抑制电路的中间部通过第一漏感与所述第二变压器的原边绕组的第一端连接，所述第二变压器的原边绕组的第二端与所述移相全桥变换器的其中一个桥臂的中点电气连接，所述第一励磁电感并在所述第二变压器的原边绕组的两端，所述第一双向开关管并在所述第二变压器的副边绕组的两端。

8、优选地，所述第二可变电感单元包括：第三变压器、第二励磁电感、第二漏感、第二双向开关管；

9、所述环流抑制电路的中间部通过第二漏感与所述第三变压器的原边绕组的第一端连接，所述第三变压器的原边绕组的第二端与所述移相全桥变换器的另一个桥臂的中点电气连接，所述第二励磁电感并在所述第三变压器的原边绕组的两端，所述第二双向开关管并在所述第三变压器的副边绕组的两端。

10、优选地，所述移相全桥变换器包括第一mos管、第二mos管、第三mos管、第四mos管、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容；

11、所述第一mos管的d极与所述第二mos管的d极电气连接，所述第一mos管的s极与所述第三mos管的d极电气连接，所述第二mos管的s极与所述第四mos管的d极电气连接，所述第三mos管的s极与所述第四mos管的s极电气连接，所述第一电容与所述第一mos管的s极和d极电气连接，所述第二电容与所述第二mos管的s极和d极电气连接，所述第三电容与所述第三mos管的s极和d极电气连接，所述第四电容与所述第四mos管的s极和d极电气连接；

12、所述第一mos管的s极与所述第二变压器的原边绕组的第二端电气连接，所述第一mos管的s极与所述第一变压器的原边绕组的第一端电气连接，所述第二mos管的s极与所述第三变压器的原边绕组的第二端电气连接，所述第二mos管的s极与所述第一变压器的原边绕组的第二端电气连接。

13、优选地，所述周波变换器包括第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第五二极管、第六二极管、第七二极管、第八二极管、第五mos管、以及第六mos管；

14、所述第一二极管的负极与第二二极管的负极、所述第五mos管的d极电气连接，所述第三二极管的正极与第四二极管的正极、所述第五mos管的s极电气连接，所述第一二极管的正极与第三二极管的负极电气连接，所述第二二极管的正极与第四二极管的负极电气连接；

15、所述第五二极管的负极与第六二极管的负极、所述第六mos管的d极电气连接，所述第七二极管的正极与第八二极管的正极、所述第六mos管的s极电气连接，所述第五二极管的正极与第七二极管的负极电气连接，所述第六二极管的正极与第八二极管的负极电气连接；

16、所述第一二极管的正极与第一变压器的副边绕组的第一端电气连接，所述第五二极管的正极与第一变压器的副边绕组的第二端电气连接。

17、优选地，所述滤波器包括滤波电感和滤波电容；

18、所述滤波电感的第一端与所述第四二极管的负极电气连接，所述滤波电感的第二端与所述滤波电容的第一端电气连接，所述滤波电容的第二端与所述第一变压器的副边绕组的中间部电气连接。

19、优选地，第一双向开关管包括第九二极管、第十二极管、第十一二极管、第十二二极管、第七mos管；

20、所述第九二极管的负极与第十二极管的负极、所述第七mos管的d极电气连接，所述第十一二极管的正极与第十二二极管的正极、所述第七mos管的s极电气连接，所述第九二极管的正极与第十一二极管的负极电气连接，所述第十二极管的正极与第十二二极管的负极电气连接；

21、所述九二极管的正极与所述第二变压器的副边绕组的第一端电气连接，所述第十二二极管的负极与所述第二变压器的副边绕组的第二端电气连接。

22、优选地，第二双向开关管包括第十三二极管、第十四二极管、第十五二极管、第十六二极管、第八mos管；

23、所述第十三二极管的负极与第十四极管的负极、所述第八mos管的d极电气连接，所述第十五二极管的正极与第十六二极管的正极、所述第八mos管的s极电气连接，所述第十三二极管的正极与第十五二极管的负极电气连接，所述第十四二极管的正极与第十六二极管的负极电气连接；

24、所述十三二极管的正极与所述第三变压器的副边绕组的第一端电气连接，所述第十六二极管的负极与所述第三变压器的副边绕组的第二端电气连接。

25、本发明第二实施例提供了一种基于可控电感的单相正弦波逆变器的软开关装置，包括控制器及如上任意一项所述的一种基于可控电感的宽范围软开关全桥逆变电路，其中，所述控制器与所述第一可变电感单元的控制端、所述第二可变电感单元的控制端、移相全桥变换器的控制端、周波变换器的控制端电气连接。

26、基于本发明提供的一种基于可控电感的宽范围软开关全桥逆变电路及装置，其通过在移相全桥变换器、周波变换器在对所述直流电源模块进行逆变的过程中，改变第一可变电感单元、第二可变电感单元的自身电感值，实现所述移相全桥变换器的软开关，进而降低逆变器在工作过程中的开关损耗，同时提升逆变效率。