[发明专利]一种基于高阶谐振技术的逆变电路负载匹配的方法

摘要

本发明公开的一种基于高阶谐振技术的逆变电路负载匹配的方法，通过分析三阶及以上谐振电路的基本特性、简化参数关系步骤后绘制电压增益M或者电流增益d的表达式绘制关系曲线，最后对绘制出的曲线进行分析后根据曲线选择符合要求的电压增益M值、品质因数Q值、电感比或电容比K值及频率比fn值，进而得到槽路参数。通过本发明的方法对参数进行选择后，在负载中用三个或更多的储能元件代替传统的两个储能元件取代高频大功率匹配变压器。用这种方法进行负载匹配的电源高效、成本低、设计和生产工艺简单。降低了因使用高频高压高功率变压器的成本和设计困难，进一步减少了系统的体积和损耗，提高了效率。

主权项

1.一种基于高阶谐振技术的逆变电路负载匹配的方法，其特征在于：该方法按以下步骤进行：第一步，分析三阶及以上谐振电路的基本特性区分谐振电路特性，即区分电路为电压型谐振电路或者电流型谐振电路，然后得到谐振槽路各参数：谐振槽路的谐振频率f_r、逆变器的开关频率f_s、槽路对电压或者电流的变换规律，即电压增益M或电流增益d的表达式，若谐振电路为电压型谐振，则分析得到电压增益M，其中U₀为谐振槽路的输出电压，U_in为谐振槽路的输入电压，若谐振电路为电流型谐振，根据电路对偶原理，则分析得到电流增益d，其中I_O为谐振槽路的输出电流，I_in为谐振槽路的输入电流；第二步，简化参数关系引入谐振槽路固有参数，其固有参数包括：品质因数Q、逆变器开关频率与谐振槽路的谐振频率的关系，即频率比f_n、谐振槽路电感比或电容比K，其中w_s为开关管工作角频率，将第一步中M或d的表达式中各参数用Q、f_n与K进行简化，得到M或d关于Q、f_n与K的表达式；第三步，绘制关系曲线将第二步得到的M的表达式或d的表达式绘制出a、b两组关系曲线：a组曲线为当K值一定，频率比f_n为横坐标的变化曲线；b组曲线为f_n值一定，谐振槽路电感比或电容比K为横坐标的变化曲线；其中，a、b两组曲线中，若谐振电路为电压型谐振电路，其纵坐标为电压增益M；若谐振电路为电流型谐振电路，其纵坐标为电流增益d；第四步，曲线分析对第三步得到的曲线进行分析，对于a组曲线，若要实现降压效果，则在纵坐标电压增益M小于1的区域内选择相应数值；若要实现升压效果，则电压增益在M大于1区域选择相应数值；对于电压型谐振电路，选择f_n大于1的区域，电流型谐振电路，选择f_n小于1的区域；从而通过曲线选择得到相应符合实现功能，即升压或降压要求的M与Q的范围；对于b组曲线，结合a组曲线所得到的M与Q的范围，选择该组曲线中各曲线间隔较大的区域，从而确定谐振槽路电感关系或电容关系K的范围，综合对上述a、b两组曲线分析，得到符合要求的M、Q、K与f_n的值，从而得到槽路参数，即组成谐振电路的电感与电容值。