[发明专利]LLC串联谐振型单相高频链矩阵式逆变器拓扑

权利要求书

1.一种LLC串联谐振型单相高频链矩阵式逆变器拓扑，其特征在于：所述逆变器拓扑由全桥LLC串联谐振逆变器、高频变压器T、矩阵变换器、CL型滤波器依次连接构成；

所述全桥LLC串联谐振逆变器由直流输入电压U_i、可控开关管S₁、可控开关管S₂、可控开关管S₃、可控开关管S₄、谐振电感L_r和谐振电容C_r组成；所述矩阵变换器由可控开关管S_P1、可控开关管S_P2、可控开关管S_P3、可控开关管S_P4、可控开关管S_N1、可控开关管S_N2、可控开关管S_N3和可控开关管S_N4组成；所述CL型滤波器由电感L_f、电容C_f和负载R组成；

直流输入电压U_i的正极分别与可控开关管S₁的集电极、可控开关管S₃的集电极相连，可控开关管S₁的发射极分别与谐振电感L_r的一端、可控开关管S₂的集电极相连；可控开关管S₃的发射极分别与谐振电容C_r的一端、可控开关管S₄的集电极相连；直流输入电压U_i的负极分别与可控开关管S₂的发射极、可控开关管S₄的发射极相连；谐振电感L_r的另一端与高频变压器T原边一端连接，谐振电容C_r的另一端与高频变压器T原边的另一端相连；电感L_s是高频变压器T的励磁电感；

高频变压器T副边的一端分别与可控开关管S_P1的集电极、可控开关管S_P3的集电极相连；可控开关管S_P1的发射极与可控开关管S_N2的集电极相连，可控开关管S_N2的发射极分别与可控开关管S_P2的集电极、电感L_f的一端、电容C_f的一端相连；可控开关管S_P2的发射极与可控开关管S_N1的集电极相连；可控开关管S_P3的发射极与可控开关管S_N4的集电极相连，可控开关管S_N4的发射极分别与可控开关管S_P4的集电极、电容C_f的另一端、负载R的一端相连，负载R的另一端与电感L_f的另一端相连；可控开关管S_P4的发射极与可控开关管S_N3的集电极相连；高频变压器T副边的另一端分别与可控开关管S_N1的发射极、可控开关管S_N3的发射极相连。

2.根据权利要求1所述一种LLC串联谐振型单相高频链矩阵式逆变器拓扑的解结耦串联谐振调制方法，其特征在于：该方法包括如下内容：

全桥LLC串联谐振逆变器采用半激励谐振控制，由可控开关管S₁、可控开关管S₄组成的桥臂和由可控开关管S₂、可控开关管S₃组成的桥臂交替导通，使电路处于激励谐振状态，可控开关管S₁和可控开关管S₄以及可控开关管S₂和可控开关管S₃分别在谐振正负半周期内导通占空比按正弦规律变化，即LLC串联谐振电路在谐振半周期内的激励谐振工作状态占空比按正弦规律变化，在未达到谐振半周期时关断可控开关管S₁、可控开关管S₂、可控开关管S₃和可控开关管S₄，结束电路激励谐振工作状态；当处于激励谐振状态时，可控开关管S₁～S₄开通，能量由前级向后级传递，参与谐振状态的只有谐振电感L_r和谐振电容C_r，而高频变压器T的励磁电感L_s不参与谐振；当处于非激励状态时，可控开关管S₁～S₄全部关断，能量不再向后级传递，谐振电感L_r、励磁电感L_S和谐振电容C_r都参与谐振状态；高频变压器T输出面积按正弦规律变化且周期性回归为零的谐振电流；高频变压器T后级的矩阵变换器等效为两组普通的电流型逆变器进行解结耦控制，依据电流型解结耦逻辑调制电路对可控开关管S_P1～S_P4、可控开关管S_N1～S_N4进行控制，将高频变压器T输出的高频谐振电流转换成低频脉动电流；高频变压器T后级的矩阵变换器采用电流型解结耦控制，即将矩阵变换器可控开关管S_P1～S_P4、S_N1～S_N4分解成正负两组，即可控开关管S_P1～S_P4为正组，可控开关管S_N1～S_N4为负组，正组可控开关管S_P1～S_P4工作时负组可控开关管S_P1～S_P4全部关断，而负组可控开关管S_P1～S_P4工作时正组可控开关管S_P1～S_P4全部关断，后级矩阵变换器可以等效成两组普通电流型逆变器。