[发明专利]一种大功率对称型CLC高频谐振逆变电源

说明书

本发明公开了一种大功率对称型CLC高频谐振逆变电源，包括左右两侧的电流型逆变器和对称型CLC高频谐振腔，对称型CLC高频谐振腔包括两组线圈和两个谐振电容C，呈‘口’型对称连接。对称型CLC高频谐振腔两边的高频电流源供电频率和幅值相同，相角相差л。本发明两侧电流型逆变器的负载呈容性，实现零电流开关；这种结构实现谐振电容C的复用，降低了电源系统的成本和体积，省去了大功率高频变压器的设计制造难题。本发明对称型CLC高频谐振腔工作原理如同两个高频电流源同时作用于同一个谐振腔，实现了两个CLC高频谐振逆变电源的综合，负载线圈输出功率提升1倍，两组高频电流源可以独立运行，互为备用。

技术领域

本发明涉及大容量高频谐振逆变器，尤其涉及一种大功率对称型CLC高频谐振逆变电源。

背景技术

大容量高频谐振逆变器指容量在几百千瓦到上千千瓦、频率在几百几千赫兹到几兆赫兹，开关频率等于负载谐振频率的大型逆变器。大容量高频谐振逆变器电源具有广泛的应用前景，如金属热处理的淬火、透热、熔炼、焊接，热套中的型钢、大口径钢管的高频焊接，钢棒、大口径钢、不锈钢管的在线退火，可逆及连轧冷轧机的全线自动控制电源和精密钢管的固态高频焊接等，工业上的电真空器件去气加热、半导体材料炼制、塑料热合、烘烤和提纯等场合，和一些特殊的应用如光纤拉晶、宝石提炼等，可以完成绝大多数工业热处理的要求，对国民经济发展有很大的推动作用。

高频感应加热电源是大容量高频谐振逆变器的典型应用，感应加热与气体燃烧加热或者通电加热相比，具有节能、非接触、速度快、效率高、工序简单、产品质量好、改善生产环境、适合于自动化生产线等优点，因而得到广泛应用与发展。目前对高频感应加热电源的研究日益受到重视，但国内对高频感应加热电源研究起步较晚，技术相对落后，多采用晶闸管电路结构。晶闸管电源需要工频升压变压器，电源效率低，使用寿命短，使用前需要预热等的缺点。随着电力电子技术的发展，固态高频器件功率MOSFET、SIT、IGBT的研制成功，软开关技术的应用，开发的高频开关电路具有开关损耗和通态损耗小，启动方便，效率高等优点，使大容量高频感应加热电源系统的研制条件成熟，用功率半导体器件取代晶闸管实现设备的更新换代是一个很现实的课题。

如图1所示，为典型的大功率谐振逆变器结构。谐振逆变器一般采用全桥结构，分为电压型谐振逆变器与电流型谐振逆变器。如图1(a)所示，电压型谐振逆变器拓扑的直流侧为电压源，输出电压为方波，后级负载一般为串联谐振结构。如图1(b)所示，电流型谐振逆变器拓扑的直流侧为电流源，输出电流为方波，后级负载一般为并联谐振结构。电流型谐振逆变器对功率器件的耐压耐流水平要求较低，无需短路保护，负载匹配相对简单，降低了功率器件要求，电路运行更加稳定，具有很高的实用价值。传统的电流型谐振逆变器小容性工作状态运行时优点如下：功率器件关断时，串联二极管承受反压，使得器件零电压关断；同时此工作状态下，负载线圈支路的电流上升，有利于有功功率的输出。但其不足之处在于二极管反向恢复过程中产生的反向恢复尖峰电流。

发明内容

为解决现有技术中存在的不足，本发明的目的在于，提供一种大功率对称型CLC高频谐振逆变电源。

为实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案是：

一种大功率对称型CLC高频谐振逆变电源，包括左右两侧的电流型逆变器和对称型CLC高频谐振腔，其中，对称型CLC高频谐振腔包括两组线圈和两个谐振电容C，呈‘口’型对称连接；‘口’型两侧为对称的谐振电容C，对称型CLC高频谐振腔上下支路分别为一组线圈。

进一步地，对称型CLC高频谐振腔左侧连接左侧电流型逆变器输出的高频电流源，右侧连接右侧电流型逆变器输出的高频电流源。

进一步地，对称型CLC高频谐振腔两边的高频电流源供电频率和幅值相同，相角相差л。

进一步地，两边的高频电流源独立运行互为备用。

进一步地，对称型CLC高频谐振腔有两个固定的谐振频率点其中，L为线圈的等效电感。