[发明专利]一种移相叠加合成阶梯波的逆变电路

说明书

本发明公开了一种移相叠加合成阶梯波的逆变电路，包括：第一H逆变桥、第一隔直电容、第一高频变压器、第二H逆变桥、第二隔直电容、第二高频变压器以及开关管驱动电路。第一H逆变桥和第二H逆变桥的结构相同，均分别由4只全控电力电子开关管构成，每只全控电力电子开关管均由开关管驱动电路来驱动。每个H逆变桥的两个输出端均分别通过隔直电容和高频变压器的原边串联连接；每个高频变压器的副边的第一端串联，副边的第二端一并作为输出端接外部的负载。本发明的逆变电路特意设置了两个逆变桥，通过二桥的移相叠加能够基本达到多桥阶梯波合成方式的谐波抑制能力，同时大大简化了逆变电路的构造并大幅度提升了电路的可靠性。

技术领域

本发明涉及固态发射机技术领域，更具体地，涉及一种移相叠加合成阶梯波的逆变电路。

背景技术

目前，大功率发射机主要有两种：一种是电子管发射机，另一种是固态发射机。电子管发射机虽然能比固态器件承受更大的功率，但是其效率相对较低，工作之前还需要进行预热等措施，并且电子管发射机的冷却设施比固态发射机复杂。近年来，随着电力电子技术的飞速发展和国家节能方面的要求，使得采用电力电子全控电力电子开关管(可简称为：全控电力电子开关管)作为核心部件的固态发射机以其效率高、启停快、体积小和易维护等诸多优点，逐渐取代了传统的电子管发射机。

固态发射机功率放大电路是一种特殊的逆变电路，通常采用全控电力电子开关管组成一个“H逆变桥”，用极小功率的载波激励信号驱动全控电力电子开关管，使全控电力电子开关管工作在开关状态，实现小信号的功率放大功能；逆变电路也可由多个全控电力电子开关管串并联组合或多个“H逆变桥”进行组合，将小功率的载波激励信号放大到数百千瓦甚至几兆瓦的大功率载波信号，最终通过天线系统向外辐射。

然而，国际无线电管理委员会对各种发射机的输出谐波含量都有十分严格的要求。与电子管线性放大电路相比，固态发射机是由全控电力电子开关管组成的开关式功率放大电路，其输出电流谐波含量高得多，而有效抑制固态发射机功率放大电路输出的谐波是固态发射机开关放大的技术难题。

大功率固态发射机主电路的结构形式主要有两种方案，一种是采用电力电子全控电力电子开关管组成单“H逆变桥”直接逆变式电路，以方波电压的形式输出；另一种是采用电力电子全控电力电子开关管组成多“H逆变桥”阶梯波叠加式电路，以阶梯波的形式输出。单“H逆变桥”式逆变电路，其输出电流的谐波成分很高。当全控电力电子开关管的激励信号占空比为50％(即180°导通角)时，功放输出的高次谐波含量就达到了48％，相当于﹣6dB；若激励信号占空比为33.3％(即120°导通角)时，理论上功放输出的高次谐波含量最小，但是还是达到了30％，相当于﹣10dB。所以，这一方式组成的固态发射机，若要抑制输出电流的谐波含量，就必须增加体积非常大并且十分笨重的滤波器，这势必会占用更大的安装空间，同时也相应增加了造价成本。

多“H逆变桥”阶梯波叠加式功放电路由多个台阶组成梯形波，台阶数越多，输出的波形越接近于正弦波，当在现有常用的阶梯数为7时，梯形波输出的总的高次谐波含量仅仅只占4.0％左右，相当于﹣27.9dB，采用这一方式虽然能够很好地抑制高次谐波，但是，在实际应用上不可能用叠加的方法实现完整的梯形波输出，而若采用更多台阶的方法逼近梯形波，带来的问题是台阶越多，构成主电路的全控电力电子开关管的模块数量就越多，实现的复杂程度就越高，可靠性就会大大地降低。例如，国内某公司研制的大功率发射机，其总共采用了120个功放桥路，多达960只功率开关器件。

发明内容

针对上述背景技术部分提到的现有技术的至少一个缺陷或改进需求，本发明提供了一种移相叠加合成阶梯波的逆变电路，用以克服和调和单桥的高次谐波含量高而多桥的复杂度高、可靠性低的两难情形，实现基本达到多桥阶梯波合成方式的谐波抑制能力并且同时能够大大提升电路的可靠性的技术效果。

为实现上述目的，本发明提供了一种移相叠加合成阶梯波的逆变电路，包括：第一H逆变桥、第一隔直电容、第一高频变压器、第二H逆变桥、第二隔直电容、第二高频变压器以及开关管驱动电路；