CN202600548U

CN202600548U - 一种有源缓冲软开关调功电路

Info

Publication number: CN202600548U
Application number: CN 201220281778
Authority: CN
Inventors: 蒋成海; 刘昌明; 朱易文
Original assignee: WENZHOU SHUANGMING ELECTRICAL TECHNOLOGY CO LTD
Current assignee: WENZHOU SHUANGMING ELECTRICAL TECHNOLOGY CO LTD
Priority date: 2012-06-12
Filing date: 2012-06-12
Publication date: 2012-12-12
Anticipated expiration: 2022-06-12

Abstract

本实用新型提供了一种有源缓冲软开关调功电路，依次包括整流桥、调压调功部分电路以及逆变电路，其特征在于：所述调压调功部分电路依次包括并联接在正负极输出端的并联支路、接在负极输出端的主IGBT以及并联接在正负极输出端的二极管a，所述并联支路包括辅IGBT、二极管b以及二极管c，负极输出端接向辅IGBT的负极，辅IGBT的正极接向二极管b的正极，二极管b的负极接向二极管c的正极，二极管c的负极接向正极输出端，采用以上技术方案后：在整流桥和逆变电路之间加入了调压调功部分电路，因为调压调功电路中的各功率器件几乎都是运行在软开关的状态，所以开关损耗小，电磁干扰也得到了一定程度的改善，并且调压调功部分电路具有调功相应快、输出波形好、功率因素高等优点。

Description

一种有源缓冲软开关调功电路

技术领域

本实用新型属于调功电路，具体涉及一种用于加热炉的有源缓冲软开关调功电路。

背景技术

目前感应加热行业用于并联谐振的调功方式只要是通过改变逆变器的输入直流电压来实现功率调节的功能。而改变该直流电压主要又用到如下技术方案：

（一）三相PWM整流技术

该方案是通过对全控型功率开关器件进行脉冲驱动，调节开通与关断的时间比例来达到调节直流电压高低的效果。但是要实现这样的全控型整流，价格比较昂贵，并且这样简单的可控整流会对电网造成比较大的高次谐波干扰，影响电网的质量。

（二）三相晶体管可控整流技术

该方案是用晶闸管进行可控整流，通过改变晶闸管的相位控制角a来实现对直流电压的调节。但是这种电路也有电路拓补复杂、输入功率因素低、谐波干扰严重等缺点。

（三）直流PWM（脉冲宽度调制）斩波调功技术

这种方案是通过不可控整流得到直流电压，并结果电容滤波之后，用PWM技术控制可控型功率器件（我们这里用IGBT）进行斩波调功。这种方式已经具有动态相应快、保护容易、电路简单、功率因素高等诸多优点，属于比较先进的调功方式。但是由于该方案中对于该斩波功率器件的开关属于硬开关方式，故具有与之相关的如下缺点：1.该斩波器件承受电压电流应力大，器件容易损坏；2.开关频率搞时，开关损耗大，器件容易发热烧坏；3这种斩波器件采用硬开关会产生比较严重的电磁干扰，引起控制电路和现场其它电子设备的误动作。

发明内容

本实用新型为了解决背景技术中提到的技术问题，则提供一种结构简单、调功相应快、输出波形好、功率因素高的有源缓冲软开关调功电路。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：

一种有源缓冲软开关调功电路，依次包括整流桥、调压调功部分电路以及逆变电路，其特征在于：所述调压调功部分电路依次包括并联接在正负极输出端的并联支路、接在负极输出端的主IGBT以及并联接在正负极输出端的二极管a，所述并联支路包括辅IGBT、二极管b以及二极管c，负极输出端接向辅IGBT的负极，辅IGBT的正极接向二极管b的正极，二极管b的负极接向二极管c的正极，二极管c的负极接向正极输出端，所述二极管a的正极和二极管c的正极之前并联一个第一电容，所述二极管b的正极和二极管c的正极之前并联一个电感，所述主IGBT并联一个第二电容。

所述逆变电路的桥臂是由补偿谐振电容和感应圈并联而成，逆变电路左上半桥为第一IGBT，逆变电路左下半桥为第二IGBT，逆变电路右上半桥为第三IGBT，逆变电路右下半桥为第四IGBT，所述调压调功部分电路的正负极输出端分别通过第一电抗器和第二电抗器接向逆变电路。

所述整流桥的每一条桥臂都是由两个二极管依次串联而成，整流桥的二极管的正极朝向本电路的负极输出端，整流桥的正负极输出端再并联一个滤波电容。

采用以上技术方案后：在整流桥和逆变电路之间加入了调压调功部分电路，因为调压调功电路中的各功率器件几乎都是运行在软开关的状态，所以开关损耗小，电磁干扰也得到了一定程度的改善，并且调压调功部分电路具有调功相应快、输出波形好、功率因素高等优点。

附图说明

图1为本实用新型的电路图。

具体实施方式

参见图1，一种有源缓冲软开关调功电路，依次包括整流桥1、调压调功部分电路2以及逆变电路3，调压调功部分电路2依次包括并联接在正负极输出端的并联支路、接在负极输出端的主IGBT4以及并联接在正负极输出端的二极管a5，并联支路包括辅IGBT6、二极管b7以及二极管c8，负极输出端接向辅IGBT6的负极，辅IGBT6的正极接向二极管b7的正极，二极管b7的负极接向二极管c8的正极，二极管c8的负极接向正极输出端，二极管a5的正极和二极管c8的正极之前并联一个第一电容9，二极管b7的正极和二极管c8的正极之前并联一个电感10，主IGBT4并联一个第二电容11。

对本实用新型的整流桥和逆变电路的技术方案进一步的解释：

逆变电路3的桥臂是由补偿谐振电容12和感应圈13并联而成，逆变电路3左上半桥为第一IGBT14，逆变电路3左下半桥为第二IGBT15，逆变电路3右上半桥为第三IGBT16，逆变电路3右下半桥为第四IGBT17，调压调功部分电路2的正负极输出端分别通过第一电抗器18和第二电抗器19接向逆变电路3。整流桥1的每一条桥臂都是由两个二极管20依次串联而成，整流桥1的二极管20的正极朝向本电路的负极输出端，整流桥1的正负极输出端再并联一个滤波电容21，除此之外整流桥也可以采用整流模块的方式，以达到同样的效果。

本实用新型的工作原理：

本实用新型整流桥1处是通过对三相电源进行不可控整流，得到一定值直流电压，再结果滤波电容滤波以后，经过调压调功部分电路2，结果调控过后的直流电压通过第一、第二电抗器后，送入由第一、第二、第三、第四IGBT组成的逆变部分，经过逆变以后得到频率比较高的中频交流电压，该交流电压送入由补偿谐振电容12和感应圈13组成的负载回路形成中频电流，感应圈13中的金属在流过感应圈13的中频电流的作用下产生感应电流，使得金属发热，有此实现对金属物件的感应加热。

本实用新型的工作过程：

（一）先开通辅助开关管辅IGBT6，由于电感的存在使得流过辅IGBT6的电流不能突变，所以在开通瞬间流过辅IGBT6的电流为零，实现了辅IGBT的零电流开通，即软开通，辅IGBT开通后，其中电流逐渐增大，二极管a5中的电流逐渐转移到辅IGBT6中直到电流变零，二极管a5零电流关断；

（二）开通主管主IGBT4，在第一步的状态下，由于辅IGBT6处于开通状态，电感电流有不能突变，所以开通主IGBT的时刻其两端的电压为零，实现了主IGBT4的零电压开通，主IGBT4开通后，回路电路逐渐从辅IGBT全部转移到主IGBT4；

（三）在上述时刻关断辅IGBT4，此时辅IGBT属于零电流关断。这样就完成了一个PWM周期中的软开通过程，接下来对主IGBT的开通时间持续的长短的控制就是一般概念的PWM了。在主IGBT开通辅IGBT关断的状态下，则第一电容9、电感10以及二极管b7构成谐振回路，脱离主回路独自运行。

（四）关断主IGBT，由于在关断主IGBT前电容第一电容因为谐振平衡处于最高电压，在关断主IGBT的瞬间，电路受到KCL定律的限制，主电路电流迅速通过第二电容放电的方式转移到了第二电容上面，故“主IGBT中的电流先于电压变为零，实现了主IGBT的零电流关断。

（五）当第一电容放电结束其两端的电压降为零以后，主电路的电流通过续流二极管a形成回路。这就是过程(一) 的初始状态。一个周期的调功过程完成。

本实用新型的有益效果：在整流桥和逆变电路之间加入了调压调功部分电路，因为调压调功电路中的各功率器件几乎都是运行在软开关的状态，所以开关损耗小，电磁干扰也得到了一定程度的改善，并且调压调功部分电路具有调功相应快、输出波形好、功率因素高等优点，这里说到的软开关就是在功率器件的开通和关断的过程中，减少电压和电流的重叠。在开关截止之前先使流经其中的电流降到零，这就是零电流开关（ZCS）,在开关开通之前，先使开关两端的电压为零，这就是零电压开关（ZVS）。

Claims

1.一种有源缓冲软开关调功电路，依次包括整流桥（1）、调压调功部分电路（2）以及逆变电路（3），其特征在于：所述调压调功部分电路（2）依次包括并联接在正负极输出端的并联支路、接在负极输出端的主IGBT（4）以及并联接在正负极输出端的二极管a（5），所述并联支路包括辅IGBT（6）、二极管b（7）以及二极管c（8），负极输出端接向辅IGBT（6）的负极，辅IGBT（6）的正极接向二极管b（7）的正极，二极管b（7）的负极接向二极管c（8）的正极，二极管c（8）的负极接向正极输出端，所述二极管a（5）的正极和二极管c（8）的正极之前并联一个第一电容（9），所述二极管b（7）的正极和二极管c（8）的正极之前并联一个电感（10），所述主IGBT（4）并联一个第二电容（11）。

2.根据权利要求1所述的一种有源缓冲软开关调功电路，其特征在于：所述逆变电路（3）的桥臂是由补偿谐振电容（12）和感应圈（13）并联而成，逆变电路（3）左上半桥为第一IGBT（14），逆变电路（3）左下半桥为第二IGBT（15），逆变电路（3）右上半桥为第三IGBT（16），逆变电路（3）右下半桥为第四IGBT（17），所述调压调功部分电路（2）的正负极输出端分别通过第一电抗器（18）和第二电抗器（19）接向逆变电路（3）。

3.根据权利要求1或2所述的一种有源缓冲软开关调功电路，其特征在于：所述整流桥（1）的每一条桥臂都是由两个二极管（20）依次串联而成，整流桥（1）的二极管（20）的正极朝向本电路的负极输出端，整流桥（1）的正负极输出端再并联一个滤波电容（21）。