[发明专利]一种适用于电声换能器的新型功率放大器

说明书

一种适用于电声换能器的新型功率放大器，包括功率回路和控制系统，功率回路包括整流电路、稳压电路和有功输出逆变电路，整流电路与稳压电路相连，功率回路还包括无功补偿逆变电路，稳压电路分别与有功输出逆变电路和无功补偿逆变电路连接；有功输出逆变电路包括第一逆变电路、第一滤波电路，第一逆变电路与第一滤波电路相连，整流电路与第一逆变电路相连；无功补偿逆变电路包括第二逆变电路和第二滤波电路，第二逆变电路与第二滤波电路相连，整流电路与第二逆变电路相连。本发明有较好的跟踪性能，可实时跟踪系统变化，保持电声换能器输出信号的稳定，电声换能器负载两端电压与流过电流基本保持同相，使得电声换能器的有功输出达到最大。

技术领域

本发明涉及功率放大器，具体是涉及一种适用于电声换能器的新型功率放大器。

背景技术

由于声波在水中传播的相较于其他信号具有明显的优势，电声换能器作为水下通信设备被广泛应用于渔业、海底勘测以及军事等领域。然而，电声换能器作为阻感性负载，在实际应用中通常会产生大量无功，降低系统的有功输出能力。

为解决这一问题，大量研究给出了各自的解决办法，其中主要以阻抗匹配为主。现有研究中，电声换能器阻抗匹配方法主要通过在功率放大器与电声换能器之间添加阻抗匹配网络，从而提高换能器在工作频带内的输出效率，如静态阻抗匹配、动态阻抗匹配以及有源阻抗匹配。其中，静态匹配通过在系统中加入电容，使其与电声换能器中等效电感在某一频率点形成谐振，从而提高在该频率点附近的输出功率。动态匹配与静态匹配的原理基本相似，在静态匹配基础上通过投切电容器改变谐振点，从而进一步增加匹配带宽。有源匹配则利用无功补偿原理，通过逆变电路对电声换能器负载的无功进行补偿，使其无功输出为零。阻抗匹配方法虽然能够在一定程度上提升电声换能器的输出能力，然而其匹配网络通常过于复杂，使得整个电声换能器应用系统十分庞大，同时使得调控过程也非常复杂，不便于操作。

在电声换能器的应用中，功率放大器的作用是根据需要产生指定频率与幅值的正弦电压，为电声换能器提供能量注入。功率放大器作为电声换能器在水底通信应用中的激励源，为其提供电能输出，是系统中不可或缺的组成部分。相较于研究阻抗匹配网络提高换能器的有功输出能力，设计具有有功无功调控功能的电声换能器更具实际应用价值。其不仅能使水底通信系统保持原有的连接拓扑不变，同时也能使得换能器的有功输出得到最大化。然而，现有功率放大器都是基于单逆变结构，无法同时进行有功无功调节。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服上述背景技术的不足，提供一种适用于电声换能器的新型功率放大器，具有较好的跟踪性能，可实时跟踪系统变化，保持电声换能器输出信号的稳定，电声换能器负载两端电压与流过电流基本保持同相，使得电声换能器的有功输出达到最大。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是，一种适用于电声换能器的新型功率放大器，包括功率回路和控制系统，功率回路包括整流电路、稳压电路和有功输出逆变电路，整流电路与稳压电路相连，所述功率回路还包括无功补偿逆变电路，稳压电路分别与有功输出逆变电路和无功补偿逆变电路连接；所述有功输出逆变电路包括第一逆变电路、第一滤波电路，第一逆变电路与第一滤波电路相连，整流电路与第一逆变电路相连；所述无功补偿逆变电路包括第二逆变电路和第二滤波电路，第二逆变电路与第二滤波电路相连，整流电路与第二逆变电路相连。