輸出電壓相位自同步的lclc-t諧振型高頻逆變器的制造方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及高頻交流配電（HFAC ros)領域，特別涉及一種輸出電壓相位自同 步的LCLC-T諧振型高頻逆變器。
【背景技術】
[0002] 高頻交流配電（HFAC ros)方式與直流配電（DC ros)方式相比，具有電壓轉換方 便、功率變換級數少、功率密度高和效率高等優點，既可應用于小功率、短距離傳輸的計算 機和通信系統，又可應用于中等功率、長距離傳輸的電動汽車和微電網領域。高頻諧振逆變 器將電池、太陽能板等直流電源設備產生的直流電轉換成高頻交流電，饋送至高頻交流母 線（HFAC BUS)。隨著用電功率等級的不斷擴大以及可靠性、冗余性要求的不斷提高，多組逆 變器并聯使用的要求越來越突出。逆變器并聯要求各組變換器的輸出電壓相位和幅值都要 一致，否則會在電路中產生環流，嚴重影響電路工作。目前，常采用的移相全橋逆變器，由于 調制策略的缺陷，導致輸出高頻交流電壓的相位和幅值耦合在一起，無法實現對相位和幅 值的解耦控制，給多組逆變器并聯操作帶來不便。 【實用新型內容】
[0003] 本實用新型的目的在于克服現有技術的缺點與不足，提出一種輸出電壓相位自同 步的LCLC-T諧振型高頻逆變器，該LCLC-T諧振型高頻逆變器適用于高頻交流配電領域，具 體可以應用于將電池、太陽能板等直流電源設備的直流電轉成高頻交流電，在多組逆變器 并聯使用的場合，輸出電壓的幅值和相位解耦，實現各組逆變器輸出電壓相位自同步。
[0004] 本實用新型的目的通過以下技術方案實現：一種輸出電壓相位自同步的LCLC-T 諧振型高頻逆變器，包括：半橋單元X、反向串聯開關管單元Y及LCLC-T諧振網絡單元Z ;所 述半橋單元X包括第一電解電容Cfl、第二電解電容Cf2、第一諧振電容C 1、第二諧振電容C2、 第一二極管VD1、第二二極管VD2、第一開關管S 1和第二開關管S 2;所述第一電解電容C ￡1和 第二電解電容(；2的電容值相等；所述第一電解電容C ￡1的負極與第二電解電容C f2的正極 相連，所述第一開關管S1的漏極、第一二極管VD i的陰極和第一諧振電容C i的一端均與第 一電解電容(^的正極相連接；所述第一開關管S i的源極、第一二極管VD ^勺陽極和第一諧 振電容C1的另一端均與第二開關管S 2的漏極相連接；第二二極管VD 2的陰極和第二諧振電 容(：2的一端均與第二開關管S 2的漏極相連接；所述第二開關管S 2的源極、第二二極管VD 2 的陽極和第二諧振電容C2的另一端均與第二電解電容C ^的負極相連接；所述反向串聯開 關管單元Y包括第三諧振電容C3、第四諧振電容C4、第三二極管VD 3、第四二極管VD4、第三開 關管S3和第四開關管S 4;所述第三開關管S 3的源極、第三二極管VD 3的陽極、第三諧振電容 C3的一端、第四二極管VD4的陽極和第四諧振電容C 4的一端均與第四開關管S4的源極相連 接；所述第一諧振電容C1、第二諧振電容C 2、第三諧振電容C3和第四諧振電容C 4的值相等； 所述LCLC-T諧振網絡單元Z包括串聯諧振電感Ls、串聯諧振電容C s、并聯諧振電感Lp和并 聯諧振電容Cp;所述串聯諧振電感L 3的一端與串聯諧振電容C 3的一端相連接；所述并聯諧 振電感Lp的一端和并聯諧振電容C p的一端均與串聯諧振電容C s的另一端相連接；所述反 向串聯開關管單元Y中第三諧振電容(：3的另一端、第三二極管VD 3的陰極和第三開關管S 3 的漏極、LCLC-T諧振網絡單元Z中串聯諧振電感匕的另一端均與半橋單元X中第一電解電 容(^的負極相連接；所述反向串聯開關管單元Y中第四諧振電容(： 4的另一端、第四二極管 VD4的陰極和第四開關管S 4的漏極、LCLC-T諧振網絡單元Z中并聯諧振電感L p的另一端和 并聯諧振電容Cp的另一端均與半橋單元X中第一開關管S ^勺源極相連接；所述LCLC-T諧 振網絡單元Z在電路工作角頻率下呈現感性，以實現軟開關；所述第一開關管S1、第二開關 管S 2、第三開關管S3、第四開關管S4的第一驅動信號G i、第二驅動信號G2、第三驅動信號G3、 第四驅動信號G4由三角載波Tri與直流電壓V 比較獲得；所述第一開關管S i、第二開關 管S2在三角載波Tri大于直流電壓V 時，交替導通；所述第三開關管S 3在第一開關管S i 導通的過程中，從三角波Tri到達峰值時刻開始導通，在第二開關管S2導通時關斷；所述第 四開關管S 4在第二開關管S 2導通的過程中，從三角波Tri到達峰值時刻開始導通，在第一 開關管S1導通時關斷；一個工作周期可以分為以下6個階段：
[0005] 階段I :第四開關管S4關斷，第一開關管S i導通，開關管網絡輸出電壓Uab等于輸 入直流電壓值V2in的1/2。
[0006] 階段II :第一開關管S1導通過程中，第三開關管S3開通，開關管網絡輸出電壓值 Uab等于輸入直流電壓值V2in的1/2,且諧振電流i大于0,并逐漸增加。
[0007] 階段III :第一開關管S1關斷，第一諧振電容C i充電，第二諧振電容C2和第四諧振 電容<^4放電，至第一開關管S i的源極和第二開關管S 2的漏極的交匯點A電位變成輸入直 流電壓值V2in的1/2時開關管網絡輸出電壓值U AB等于0,由于此時第三開關管S 3開通，故 電流從反向串聯開關管單元Y流過，方向為從上到下。
[0008] 階段IV :第三開關管S3關斷，第二開關管S 2開通，開關管網絡輸出電壓值U AB等于 負的輸入直流電壓值V2in的1/2。
[0009] 階段V:第二開關管S2導通過程中，第四開關管S 4開通，開關管網絡輸出電壓值U AB 等于負的輸入直流電壓值V2in的1/2,且諧振電流i小于0并逐漸變大。
[0010] 階段VI :第二開關管S2關斷，第二諧振電容C2充電，第一諧振電容C i和第三諧振 電容C3放電，所述第一開關管S i的源極和第二開關管52的漏極的交匯點A電位變成輸入直 流電壓值V2in的1/2時有開關管網絡輸出電壓值U AB等于0,由于此時第四開關管S 4開通， 故電流從反向串聯開關管單元Y流過，方向為從下到上。之后重復以上6個階段。
[0011] 所述三角波頻率為2 Co1，對開關管網絡輸出電壓值Uab進行傅里葉分解可得：
[0012]
[0013] 所述輸出電壓相位自同步的LCLC-T諧振型高頻逆變器，可以通過改變直流電壓 Vraf的大小，進而調整控制角α，從而改變開關管網絡輸出電壓值Uab的基波分量Uabi的幅 值；所述開關管網絡輸出電壓值U ab的基波分量U AB1關于三角載波Tri的過零點對稱，開關 管網絡輸出電壓值Uab的基波分量U AB1的相位與三角載波Tl4同步，實現輸出電壓相位自同 步，達到幅值和相位的解耦；所述輸出電壓相位自同步的LCLC-T諧振型高頻逆變器，在需 要多組逆變器并聯時，只需調節輸出電壓幅值大小，采用相同三角載波Tri比較，相位會自 動滿足同步要求，在需要多組逆變器并聯時可以省去相位同步控制單元，簡化了控制電路， 為多組逆變器并聯提供了一種更為簡單的實現途徑。
[0014] 所述串聯諧振電感Ls和串聯諧振電容C s串聯成的串聯諧振電路固有諧振頻率為
并聯諧振電感Lp和并聯諧振電容C p并聯成的并聯諧振電路固有諧振頻率為 ，負載電阻為R，參數
，其 中參數A1、參數λ2分別體現了串聯諧振電路和并聯諧振電路的固有諧振頻率偏離電路工 作頻率ω i的程度，參數Q i、參數Q2分別體現了串聯諧振電路和并聯諧振電路相較于負載電 阻R的品質因數。
[0015] 所述輸出電壓相位自同步的LCLC-T諧振型高頻逆變器的輸出電壓總諧波畸變率 THD的表達式為：
[0016]
[0017] 諧振電流i的表達式為：
[0018]
[0020] 所述輸出電壓相位自同步的LCLC-T諧振型高頻逆變器，在選擇元件參數時，需滿 足A 1S 1，λ 1，使得LCLC-T諧振網絡單元Z呈現感性；需根據輸出電壓總諧波畸變率 THD的表達式選擇參數λ i、參數λ 2、參數Q1、參數仏的值以保證輸出電壓總畸變率THD滿 足要求；需根據諧振電流i的表達式，依據確定使開關管實現軟開關最小控制角 ^ min °
[0021] 與現有技術相比，本實用新型具有如下優點和有益效果：
[0022] (1)現有常用的可控逆變器多采用移相全橋電路，本實用新型不僅具有可控的輸 出，而且兼具半橋電路的性質，開關網絡輸出電壓是直流電源電壓的一半，適用用于輸入電 壓高的場合，是對全橋逆變的有效補充。
[0023] (2)本實用新型開關管采用PffM控制，相較于移相控制，控制思路更加簡單。
[0024] (3)本實用新型采用了 LCLC-T諧振網絡對開關管網絡輸出電壓值Uab進行濾波， 變換器輸出電壓諧波畸變率小。
[0025] (4)本實用新型采用的LCLC-T諧振網絡單元Z在電路工作頻率下呈感性，能夠保 證第一開關管S1、第二開關管S2、第三開關管S3、第四開關管S 4在較寬范圍輸入直流電壓波 動及負載波動情況下實現軟開關，效率高。
[0026] (5)本實用新型開關管網絡輸出電壓值Uab關于三角載波T"的過零點對稱，調節 直流電壓V raf時，開關管網絡輸出電壓值Uab始終保持關于三角載波T "的對稱性，實現輸出 電壓相位和幅值的解耦。
[0027] (6)本實用新型實現了輸出電壓的幅值和相位的解耦，應用在逆變器需要并聯的 場合，采用相同的三角波作為載波，相位會自動滿足同步要求，省去了相位同步控制單元， 簡化了控制電路，為多組逆變器并聯提供了一種更為簡單的實現途徑。在多組逆變器并聯 時，實現了相位自同步，省去了相位同步控制單元，節約了成本。
【附圖說明】
[0028] 圖1是本實用新型所述的輸出電壓相位自同步的LCLC-T諧振型DC/HFAC變換器 的結構圖。
[0029] 圖2是所述的輸出電壓相位自同步LCLC-T諧振型DC/HFAC變換器中開關管的驅 動信號及關鍵電壓電流波形示意圖。
[0030] 圖3是本實用新型所述輸出電壓相位自同步的諧振型DC/HFAC變換器的等效電路 圖。
【具體實施方式】
[0031] 為進一步闡述本實用新型的內容及特點，以下結合附圖對本實用新型的具體實施 方案進行具體說明，但本實用新型的具體實施方案不局限于此。
[0032] 實施例
[0033] 如圖1所示，為輸出電壓相位自同步的LCL