[实用新型]一种用于谐振电路的大功率电流控制型负电阻

说明书

本实用新型公开了一种用于谐振电路的大功率电流控制型负电阻，包括交流受控电压源和控制电路，其中，所述控制电路包括依次相连的电流采样模块、相位补偿模块、过零比较模块和开关驱动模块，所述电流采样模块采样谐振电路的输入电流，经相位补偿模块和过零比较模块转化为与输入电流完全反相的方波，经开关驱动模块产生开关器件的驱动信号至交流受控电压源，所述交流受控电压源根据驱动信号在正输出端和负输出端之间产生基波电压。本实用新型可以实现不同功率等级，具有工作特性灵活、在线可调的特点，为交流负电阻在各种功率场合的实际应用提供了参考。

技术领域

本实用新型涉及负电阻构造的技术领域，尤其是指一种用于谐振电路的大功率电流控制型负电阻。

背景技术

负电阻是满足欧姆定律的一端口有源元件。现有的负电阻构造主要分为三种：一是利用半导体材料构成有负电阻效应的元件；二是利用非线性元件(二极管和晶体管等)和正电阻构成负电阻；三是采用运算放大器和正电阻组成负阻抗变换器。由于以上构造方法输出的有功功率有限，通常用于微波射频电路抵消正电阻提高谐振器品质因数；或用于非线性电路研究非线性系统分岔或混沌等动力学行为等。学者发现负电阻对于功率场合的应用也具有显著优势，例如利用负电阻可以有效地改善无线电能传输系统的传输特性。然而，现有负电阻的构造方法主要集中在小功率负电阻，严重限制了负电阻在此类几百至上千瓦的大功率场合的应用。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提出了一种用于谐振电路的大功率电流控制型负电阻，可以实现不同功率等级，具有工作特性灵活、在线可调的特点，为交流负电阻在各种功率场合的实际应用提供了参考。

为实现上述目的，本实用新型所提供的技术方案为：一种用于谐振电路的大功率电流控制型负电阻，包括相连的交流受控电压源和控制电路，所述交流受控电压源和控制电路分别与谐振电路相连，其中，所述控制电路包括依次相连的开关驱动模块、过零比较模块、相位补偿模块和电流采样模块，所述电流采样模块采样谐振电路的输入电流，经相位补偿模块和过零比较模块转化为与输入电流完全反相的方波，经开关驱动模块产生开关器件的驱动信号至交流受控电压源，所述交流受控电压源根据驱动信号在正输出端和负输出端之间产生基波电压。

进一步，所述交流受控电压源由能够输出高频率交流电压的高频交流逆变电路构成，所述高频交流逆变电路输出基波电压与输入电流相位相差180度，向外输出有功功率。

进一步，所述相位补偿模块能根据外接谐振电路自动调整相位偏移，经相位补偿后的电流信号始终与输入电流同相。

本实用新型与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：

本实用新型提供的用于谐振电路的大功率电流控制型负电阻，可工作在输入电流即流过负电阻电流为高频的情况，输入电流与输入电压的关系在谐振电路谐振频率处满足负电阻关系，而且本实用新型所实现的负电阻功率等级由交流受控电压源决定，因此可选用不同功率等级的交流受控电压源以适应不同的功率应用场合。其中，采用高频电压型逆变电路作为交流受控电压源，其特点是：第一，可输出高频率的交流电压，满足交流负电阻高频运行的需求；第二，控制电路均为模拟电路，控制精度高且动态响应速度快，系统起振不需要启动电路；第三，负电阻的功率大小由高频逆变电路的额定功率决定，可以通过设计逆变电路的工作参数，实现不同功率等级的负电阻。以上特点为交流负电阻在各种功率场合的实际应用提供了参考。

附图说明

图1为实施方式中提供的负电阻模型图。

图2为实施方式中采用全桥电压型逆变器实现负电阻的电路图。

图3为实施方式中图2所示电路起振时输入电流和控制电路信号的波形图。

图4为实施方式中图2所示电路稳态时输入电压和输入电流的波形图。

具体实施方式