[发明专利]谐振变流自应变控制方法

说明书

一种谐振变流自应变控制方法是属半导体变流技术领域，可应于高频电动机、高频电焊机、超声波发生器、高频感应加热、日光灯或气体放电灯镇流或恒流，霓虹灯电源和高压发生器，也可以根据本方法制成谐振变换式开关电源。

许多负载在高频率下工作，可减少体积、重量，另外对节电、整机性能的提高更是有好处。然而现有技术产生高频率的正弦波或近正弦波的变流方法一类是使逆变器输出间断方波（可调制）或通过多重方法产生多阶梯波，然后滤波成正弦，这样频率可做得相当稳定，而缺点是效率低或成本太高控制复杂，只适合定频率和电压的负载，如《直流变换器原理与设计》（人民邮电出版社出版）和《晶体管电路》第2册（清华大学电子工程系编·科学出版社出版）。

另一类是“串联逆变器”，实质是半桥式方波逆变器的一种特例。《晶体管电路》第2册971页介绍了这种方式在强迫换向、自然换向、临界换向三种情况，指出临介换向时，最接近正弦波，还指出只适应小功率，负载变化，频率相应变化（当然还有电压相应变化），那么怎样才能达到临界换向和其它换向控制呢，其文并没介绍特定或具体的控制电路，其它的书刊也未发现，可能是这种变流方法式存在缺点太多，仅仅是定性分析，对其深入研究，人们也比较忽视。就该述而言，还有变流开关元件要承受电源电压的几倍，仅这点就难以进入实用。当然还有一些同类应用例子，如CN2070058u，是这种方式的变形性应用，控制方式水平较高，是应用于高频感应加热，它是上述半桥式改为全桥式应用，即L、C串联谐振电路是跨接两半桥之间，当然这样的基本结构，已是公知公用很久，关键的是对变流开关元件施以怎样的控制，从而达到应有的应用性能，因而就导致了控制方法的不同特征和控制电路结构不同的特征，就CN2070058u而言，其控制电路只适用于该应用，和可控硅为对象的变流开关元件，其缺点还有需要启动操作，空载电流大，频繁启动可能发生换向失败而甚至难以保护（如振荡还在维持时开启），另外可控硅是脉冲触发，事实上为了提高抗干扰能力和关断速度，在截止期必须加反压，如用一个交流方波适当微分是比较理想的驱动方法。《直流变换器原理与设计》在全桥式逆变器中指出输出变压器用电容C来耦合可获得正弦波，实际上此时变压器初级相当于谐振电感L，L与C串联跨接在其两个半桥之间，是全桥式谐振逆变器的基本形式，其含义是：当C为某一个定值时，L、C固有频率与控制频率相同，就会发生谐振，就会产生正弦波。

CN2107117u、CN2134029等是现有上百个日光灯电子镇流器的专利申请代表例，也代表霓虹灯、钠灯电子镇流器专利的基本结构，它们除驱动部分外，是公知串联谐振变器或半桥式逆变器的基本结构形式，而它们的驱动电路特征是公知的负载电流互感反馈驱动使负载电流的一部分耦合到变流开关元件上。这虽然结构简单，但是不能实现谐振电流的控制调整，对预热启辉、短路、开路保护等性能难以兼顾。为了解决此缺点，CN2091057u作了所谓的改进，实质是公知半桥自激方波逆变器的驱动方式和结构，也达不到实际应用目的。

CN1056965是已有三相逆变器的基本形式，应用于三相电动机，它只是用了场效应管的优良特性，容易强制换向，频率可做得高，但是谐波十分大，电机还会有谐波噪声，远不能满足实际要求。如果使三相绕组处于谐振状况，当然是一个好的路子，如三相电动机靠并电容补偿功率因素，CN1060372A也是这个原理，然而这是低频，所需容量大，另外负载变化，电容应自动跟随变化，那么功率因数自动补偿器（切换电容式）就是这个机智，然而其弊病众所周知，如果通过谐振逆变方法，使三相绕组处于自应变谐振，优点方面就有很多：1、本机体、重减少、功率因素可实现自动跟踪补偿;无触点损坏，火花现象等。

另外现有的高频电焊机和应用于粉碎、焊接、加热、清洗、雾化等大功率超声波发生器都是采用方波逆变器为变流功率源，谐波大是突出的问题，再如应用于等离子高压电源的大功率高压发生器，对谐波要求也突出，而已有技术还是方波逆变器。

另外，现有大功率开关电源存在谐波大，辐射干扰，时间响应差问题，故也需要探求新的方式。