[实用新型]一种分级变频式多路串联谐振逆变电源

说明书

技术领域

本实用新型属于电力电子领域，更具体地，涉及一种分级变频式多路串联谐振逆变电源。

背景技术

串联谐振逆变电源在感应加热电源、超声波电源、激光器电源和托卡马克电源等各种高频大功率电源设计中被广泛采用。串联谐振逆变电源通常采用AC-DC-AC拓扑，即AC-DC整流和DC-AC逆变。如图1所示，现有技术提供的串联谐振逆变电源主电路拓扑包括整流变压器1、三相全桥相控整流器2、LC滤波器3、H桥逆变器4、匹配变压器5、谐振电容器6、负载线圈7。整流变压器1输入端从10kV电网取电，输出端按相序依次连接三相全桥相控整流器2的三个桥臂输入端；三相全桥相控整流器2由晶闸管T_R1、T_R2、T_R3、T_R4、T_R5、T_R6组成；T_R1和T_R4、T_R3和T_R6、T_R5和T_R2分别组成三个桥臂；三个上管T_R1、T_R3、T_R2共阴极，其输出端接LC滤波器输入正端；三个下管T_R4、T_R6、T_R2共阳极，其输出端接LC滤波器输入负端；LC滤波器3由滤波电感L_d和滤波电容C_d组成；滤波电感L_d一端作为LC滤波器3的输入正端，另一端与滤波电容C_d的正端连接，连接点为LC滤波器3的输出正端；滤波电容C_d的负端同时作为LC滤波器3的输入负端和输出负端；H桥逆变器4由带有反并联二极管的绝缘栅双极型功率管(IGBT)T_I1、T_I2、T_I3和T_I4组成；T_I1和T_I2、T_I3和T_I4分别组成正桥臂和反桥臂，正桥臂输出端接匹配变压器5输入正端，反桥臂输出端接匹配变压器5输入负端；两个上管T_I1和T_I3共集电极，与LC滤波器3的输出正端连接；两个下管T_I2和T_I4共发射极，与LC滤波器的输出负端连接；谐振电容器6和负载线圈7串联成RLC谐振支路，RLC谐振支路自然谐振频率由其谐振电容器6的容值C_r和负载线圈7等效阻抗L_r、R_r共同决定；RLC谐振支路的正端与匹配变压器的输出正端连接，RLC谐振支路的负端与匹配变压器的输出负端连接。

为保证电源工作时处于谐振或准谐振状态，H桥逆变器4的驱动频率通常等于或略高于RLC谐振支路的自然谐振频率，此时电源输出电流的频率会稳定在RLC谐振支路的自然谐振频率点附近，无法在电源运行过程中改变。在实际应用中，某些场合(如托卡马克物理实验)要求串联谐振逆变电源输出电流的频率在电源运行过程中能够在多个频率点间自由平滑切换，即分级变频运行，现有技术无法满足相关应用的要求。

实用新型内容

针对现有技术的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种分级变频式多路串联谐振逆变电源，旨在解决现有串联谐振逆变电源无法分级变频运行的问题，以满足相关应用(如托卡马克物理实验)的要求。

本实用新型提供了一种分级变频式多路串联谐振逆变电源，包括整流变压器、三相全桥相控整流器、LC滤波器、H桥逆变器、匹配变压器和负载线圈：还包括：n个并联连接的分级变频单元，每个分级变频单元包括电荷泄放器、谐振电容器和切换开关，所述电荷泄放器与所述谐振电容器并联连接后，一端通过所述切换开关与所述匹配变压器连接，另一端与所述负载线圈连接；n为大于等于2的整数。

更进一步地，电荷泄放器包括：依次串联连接的石墨泄放电阻R_ck和快速晶闸管泄放开关T_ck；其中k＝1，2，……n。

更进一步地，n个分级变频单元中谐振电容器C_rk的容值不同。

更进一步地，切换开关与所述谐振电容器串联，且所述切换开关的负端与谐振电容器C_rx的正端连接。