基于scc-lcl-t谐振网络的单相高频逆变器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种高频交流配电（HFAC PD巧技术，特别设及一种基于SCC-L化-T谐 振网络的单相高频逆变器。
【背景技术】
[0002] 高频交流配电化FAC PD巧方式与直流配电值C PD巧方式相比，具有电压转换方 便和功率密度高等优点，既可应用于小功率、短距离传输的计算机和通信设备，又可应用于 中等功率、长距离传输的电动汽车和微电网领域。单相高频逆变器担负着将直流电转换成 高频交流电的作用，然后馈送至高频交流电流母线。目前，常用的高频交流逆变器在作为 电流源向高频交流电流母线馈电时，输出电流的大小对输入电压波动敏感，对元件误差造 成的影响无法消除，而变换器自身又缺乏有效可控手段，难W提供恒定的输出电流。本发明 旨在克服现有技术上的不足，提出一种基于SCC-LCL-T谐振网络的恒流源型单相高频逆变 器。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种基于SCC-LCL-T谐振网 络的单相高频逆变器，该单相高频逆变器适用于高频交流配电领域，具体应用于将直流电 压源转换为单相高频恒流源。
[0004] 本发明的目的通过下述技术方案实现：一种基于SCC-LCL-T谐振网络的单相高频 逆变器，包括：相互连接的半桥逆变单元X和SCC-L化-T谐振网络单元Y，所述SCC-L化-T谐 振网络单元Y具有可控开关电容SCC ;
[0005] 所述半桥逆变单元X包括；第一开关管Si、第二开光管S2、第一二极管VDi、第二二 极管VD2、第一电容。和第二电容C 2;其中，第一开关管S 1的漏极和第一二极管VD 1的正极 均与第一电容Cl的正极相连接；第一开关管S 1的源极、第一二极管VD 1的阴极和第一电容 Cl的负极均与第二开关管S 2的漏极相连接，所述第二开关管S 2的漏极和第二二极管VD 2的 正极均与第二电容C2的正极相连接；第二开关管S2的源极和第二二极管VD2的阴极均与第 二电容C2的负极相连接；
[0006] 所述的SCC-L化-T谐振网络单元Y包括谐振电感L、第一电感L。、第一谐振电容Cs 和可控开关电容see ;所述谐振电感L的末端、第一电感L。的首端均与第一谐振电容C ,的 正极相连接；所述可控开关电容see中的第S二极管V〇3的正极、第S开关管S 3的漏极和第 二谐振电容C3的正极均与第一谐振电容C,的负极相连接；可控开关电容see中的第S二 极管V〇3的负极、第S开关管S 3的源极、第二谐振电容C 3的负极均与第四二极管VD 4的负极 相连接，所述第四二极管V〇4的负极和第四开关管S 4的源极均与第S谐振电容C 4的正极相 连接；第四二极管V〇4的正极、第四开关管S4的漏极均与第S谐振电容C4的负极相连接；第 四二极管V〇4的正极与第一开关管S 1的源极相连接；
[0007] 通过所述半桥逆变单元X产生固定频率和50%占空比的方波电压，由SCC-L化-T 谐振网络单元Y对所述方波电压进行滤波，输出恒定幅值和相位的正弦电流。
[000引所述的谐振电感L的电感值大于第一电感L。的电感值，W实现半桥电路ZVS。
[0009] 所述的SCC-LCL-T谐振网络单元Y采用可控开关电容SCCZ，所述可控开关电容 SCC包括第S二极管VD3、第四二极管VD4、第S开关管S3、第四开关管S4、第二谐振电容C3 和第S谐振电容C4;
[0010] 第S二极管V〇3的正极、第S开关管S 3的漏极和第二谐振电容C 3的正极均与第一 谐振电容(；的负极相连接；所述第S二极管VD 3的负极、第S开关管S 3的源极、第二谐振电 容C3的负极均与第四二极管VD4的负极相连接；所述第四二极管VD4的负极、第四开关管 S4的源极均与第S谐振电容C 4的正极相连接；所述第四二极管VD 4的正极、第四开关管S 4 的漏极均与第S谐振电容C4的负极相连接；第四二极管VD 4的正极与第一开关管S 1的源极 相连接；所述第二谐振电容C3的电容值和第S谐振电容C4的电容值相等，所述第S开关管 S3和第四开关管S期采用移相控制，所述移相控制相位角是相对于半桥逆变单元X的驱动 信号，所述可控开关电容SCC的等效电容值的计算公式为：
[0011]
【主权项】
1. 一种基于SCC-LCL-T谐振网络的单相高频逆变器，其特征在于，包括：相互连接的半 桥逆变单元（X)和SCC-LCL-T谐振网络单元（Y)，所述SCC-LCL-T谐振网络单元（Y)具有可 控开关电容SCC(Z); 所述半桥逆变单元（X)包括：第一开关管（S1)、第二开光管（S2)、第一二极管（VD 1)、第 二二极管（VD2)、第一电容（C1)和第二电容（C2);其中，第一开关管（S 1)的漏极和第一二 极管（VD1)的正极均与第一电容（C1)的正极相连接；第一开关管（S 1)的源极、第一二极管 (VD1)的阴极和第一电容（C1)的负极均与第二开关管（S 2)的漏极相连接，所述第二开关管 (S2)的漏极和第二二极管（VD2)的正极均与第二电容（C 2)的正极相连接；第二开关管（S2) 的源极和第二二极管（VD2)的阴极均与第二电容（C 2)的负极相连接； 所述的SCC-LCL-T谐振网络单元（Y)包括谐振电感（L)、第一电感（La)、第一谐振电容 (Cs)和可控开关电容SCC(Z);所述谐振电感（L)的末端、第一电感（La)的首端均与第一谐 振电容（C s)的正极相连接；所述可控开关电容SCC(Z)中的第三二极管（VD3)的正极、第三 开关管（S 3)的漏极和第二谐振电容（C3)的正极均与第一谐振电容（Cs)的负极相连接；可 控开关电容SCC(Z)中的第三二极管（VD3)的负极、第三开关管（S3)的源极、第二谐振电容 (C3)的负极均与第四二极管（VD4)的负极相连接，所述第四二极管（VD4)的负极和第四开 关管（S4)的源极均与第三谐振电容（C4)的正极相连接；第四二极管（VD4)的正极、第四开 关管（S4)的漏极均与第三谐振电容（C4)的负极相连接；第四二极管（VD4)的正极与第一 开关管（SI)的源极相连接； 通过所述半桥逆变单元（X)产生固定频率和50%占空比的方波电压，由SCC-LCL-T谐 振网络单元（Y)对所述方波电压进行滤波，输出恒定幅值和相位的正弦电流。
2. 根据权利要求1所述的基于SCC-LCL-T谐振网络的单相高频逆变器，其特征在于，所 述的谐振电感（L)的电感值大于第一电感（L a)的电感值。
3. 根据权利要求1所述的基于SCC-LCL-T谐振网络的单相高频逆变器，其特征在于， 所述的SCC-LCL-T谐振网络单元（Y)采用可控开关电容SCC(Z)，所述可控开关电容SCC(Z) 包括第三二极管（VD3)、第四二极管（VD4)、第三开关管（S 3)、第四开关管（S4)、第二谐振电 容（C3)和第三谐振电容（C 4); 第三二极管（VD3)的正极、第三开关管（S3)的漏极和第二谐振电容（C3)的正极均与第 一谐振电容（Cs)的负极相连接；所述第三二极管（VD3)的负极、第三开关管（S3)的源极、第 二谐振电容（C 3)的负极均与第四二极管（VD4)的负极相连接；所述第四二极管（VD4)的负 极、第四开关管（S4)的源极均与第三谐振电容（C 4)的正极相连接；所述第四二极管（VD4) 的正极、第四开关管（S4)的漏极均与第三谐振电容（C 4)的负极相连接；第四二极管（VD4) 的正极与第一开关管（S1)的源极相连接；所述第二谐振电容（C 3)的电容值和第三谐振电容 (C4)的电容值相等，所述第三开关管（S3)和第四开关管（S 4)均采用移相控制，所述移相控 制相位角是相对于半桥逆变单元（X)的驱动信号，所述可控开关电容SCC(Z)的等效电容值 的计算公式为：
其中，C3为第二谐振电容的电容值，α为移相控制角。
4. 根据权利要求3所述基于SCC-LCL-T谐振网络的单相高频逆变器，其特征在于，所述 可控开关电容SCC(Z)的驱动信号通过改变移相角α调节等效电容(；,的值，以补偿输入电 压波动及元件误差的扰动，所述移相角α的变化范围为90°~180°，所述SCC-LCL-T谐 振网络单元（Y)输出端的输出电流与半桥逆变单元（X)输入端的输入电压的比值H为：
其中，Q为品质因数，ωη为归一化角频率，λ为谐振电感比，Zn为特征阻抗。
5.根据权利要求1所述的述基于SCC-LCL-T谐振网络的单相高频逆变器，其特征在 于，所述半桥逆变单元（X)的驱动信号采用固定频率固定占空比的驱动方式，可控开关电 容SCC(Z)采用相对于半桥电路的移相控制。
【专利摘要】本发明公开了一种基于SCC-LCL-T谐振网络的恒流源型单相高频逆变器，所述基于SCC-LCL-T谐振网络的恒流源型单相高频逆变器包括相互连接的半桥逆变单元X和SCC-LCL-T谐振网络单元Y，所述SCC-LCL-T谐振网络单元Y具有可控开关电容SCC；所述LCL-T谐振网络的谐振电感L、第一电感La、第一谐振电容Cs构成T形结构，可控开关电容SCC串联在LCL-T网络的电容支路，包括两个反向串联的第三开关管S3和第四开关管S4。本发明具有控制方便，易于实现，能够方便实现ZVS软开关，开关损耗小，转换效率高，可控电容的使用可以补偿输入电压波动和元件参数误差的影响，保证恒流输出等优点。
【IPC分类】H02M7-539, H02M7-5387
【公开号】CN104638970
【申请号】CN201510044737
【发明人】刘俊峰, 曾君, 李学胜, 孙伟华
【申请人】华南理工大学
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2015年1月28日