[发明专利]一种大功率LC振荡电路

说明书

本发明提出大功率LC振荡电路，涉及高频振荡电路技术领域，包括直流电压源、谐振电感以及若干级与电容并联的IGBT单元，第一级与电容并联的IGBT单元与直流电压源连接，若干级与电容并联的IGBT单元与谐振电感串联，谐振电感设于两级与电容并联的IGBT单元之间，或设于直流电压源与第一级与电容并联的IGBT单元之间，或设于最末级与电容并联的IGBT单元与接地端之间。本发明提出一种能够驱动LC结构进行谐振，能够产生远高于电源电压的谐振电压，能够输出更高功率的拓扑结构；且不存在损坏电路结构的问题，拓扑结构简单，可做出几十千瓦功率级别的大功率电源，成本低，控制简单，并且任何部分IGBT单元短路不影响谐振过程，开路只会停止工作没有其它后果，因此更可靠。

技术领域

本发明涉及高频振荡电路技术领域，尤其是一种大功率LC振荡电路。

背景技术

在电力能量转换的过程中，比如变压器，在初级线圈把电能转换成磁场能量，次级线圈用不同的绕组圈数捕获磁场能量，将磁场能量转换成不同电压或电流的电场能量。

这种能量转换方式在是重要的电力应用的基础理论，也是最常用的技术，它被广泛使用，随着开关电源的发明，人们意识到，如果用高频率的磁场可以大幅度降低成本和重量，能让变压器体积小，重量更轻，一般高频变压器的体积和重量能做到只有传统工频变压器十分之一左右，成本也大大降低。

把低频磁场能量转换成高频磁场能量，需要转换电路，在小功率电源中可用的拓扑结构有正激拓扑结构、反激拓扑结构、推挽拓扑结构、半桥拓扑结构、全桥拓扑结构等等，每种拓扑结构都有各自的优缺点，在大功率的能量转换场合，比如超过几千瓦甚至几十千瓦的大功率能量转换，在高频情况下，必须要采用LC谐振结构才能实现，利用LC在谐振时能产生数倍于电源电压的放大作用，实现更高要求的输出功率，这时，上述的拓扑结构只有半桥拓扑和全桥拓扑能够实现，但是，半桥拓扑和全桥拓扑有一个重要的缺点，它们在谐振工作时，严禁工作频率接近或低于LC固有谐振频率，否则会产生电流相位超前，损坏全桥或半桥的电路结构，特别是在大功率输出时，这种情况越是难以避免，这也是目前几十千瓦大功率电路研发困难的根本原因。

发明内容

本发明提出了一种大功率LC振荡电路，能够产生远高于电源电压的谐振电压，能够输出更高功率的拓扑结构。

本发明具体采用如下技术方案实现：

一种大功率LC振荡电路，包括直流电压源、谐振电感以及若干级与电容并联的IGBT单元，第一级的所述与电容并联的IGBT单元与所述直流电压源连接，若干级的所述与电容并联的IGBT单元与所述谐振电感串联，所述谐振电感设于两级所述与电容并联的IGBT单元之间，或设于所述直流电压源与第一级的与电容并联的IGBT单元之间，或设于最末级的与电容并联的IGBT单元与接地端之间。

作为优选，若干级所述与电容并联的IGBT单元包括IGBT管，所述IGBT管与电容并联，其中，所述IGBT管的栅极与驱动电路连接，所述IGBT管的集电极和发射极连接在所述电容的两端。

作为优选，所述谐振电路的电感与若干级所述IGBT单元的电容构成谐振。

作为优选，若干级所述与电容并联的IGBT单元的驱动电路均输入相同相位的驱动，使每个所述IGBT管同步开启或关闭。

作为优选，所述IGBT管为带阻尼二极管的IGBT场效应管。

本发明提供的一种大功率LC振荡电路，其有益效果在于：提出一种能够驱动LC结构进行谐振，能够产生远高于电源电压的谐振电压，能够输出更高功率的拓扑结构；且不存在全桥拓扑或半桥拓扑电路在高功率时可能会产生电流相位超前时会产生损坏电路结构的问题，拓扑结构也更简单，采用该拓扑结构，很容易能做出几十千瓦功率级别的大功率电源，而且成本也更低，控制也更简单；当部分IGBT单元发生短路，不影响谐振工作；当部分IGBT单元开路，只会停止工作，没有其它后果。

附图说明