加電感。電容器與電感的容量確定,串聯諧振頻率和逆變器的開關頻率也確定。電容器與電感的容量選取由逆變器的開關管的耐電壓和耐電流情況和不可控整流器所要求的電容器充電速度決定。電感值與諧振電流峰值反比例,與整流器的電容器充電速度反比例。電容器電壓只與諧振頻率有關。
所述高頻不可控整流器對高頻變壓器輸出的高壓交流電整流,輸出高壓直流電壓。輸出電壓提高的倍數由高頻變壓器初、次級匝數比,次級繞組數量和每個次級繞組連接的整流器級數決定。變壓器每個次級繞組連接多級整流器,不同次級繞組連接的整流器之間串聯。次級繞組連接的多級整流器增加電容器,且連接到各級整流器的電容器容量相同,所流過的電流為零時。各整流器的相應二極管同時導通,保證各串聯電容器均壓充電,且無整流損耗。
高頻變壓器升壓倍數不變的情況下,次級兩個繞組的匝數和不變,即高頻變壓器不會因此增加容量和體積。高頻變壓器輸出的是高壓高頻交流電,高頻不可控整流器中的二極管須採用快速二極管。輸出電壓由多個電容器串聯提供,每個電容器的耐壓值降低了多倍,但電容器的選用仍要遵循容量小、耐壓高的原則,容量小可使輸出電壓升壓更快。
一種無超調且不影響快速性的升壓方法。串聯諧振電路中,電容電壓與諧振電流需進行限制,以保護逆變器和高頻不可控整流器中的開關管和二極管。在升壓階段,輸出電壓給定值並不直接為目標值,而是逐漸升高。收斂於目標值。輸出電壓給定值上升至目標值的95之前,輸出電壓給定值以正向諧振狀態使得輸出電壓升高的幅度上升,使之以最快的速度升高。此時,若是查表判斷下一時刻為反向諧振狀態強制為自由諧振狀態。電容電壓與諧振電流超過限定值,下一狀態也強制為自由諧振狀態。輸出電壓給定值達到目標值的95以後,輸出電壓給定值以較小幅度上升,快速收斂到目標值,判定為自由諧振狀態的情況強制為反向諧振。以保證整個電壓上升過程輸出電壓無超調現象。
與現有技術相比,本發明具有以下有益效果:逆變器的結構簡單、控制策略容易實現,基於諧振軟開關控制技術,可完全消除開關損耗,開關頻率進一步提高,由於逆變器輸出電平增加,對輸出電壓調節更加精細,使得輸出電壓波動更小、響應更快;為了適應所設計的逆變器輸入電壓模式,採用的工頻整流器串聯結構對串聯電容組均壓充電,保證了逆變器輸入電壓的穩定。而且工頻整流器不需要對其輸出電壓調整,採用不可控整流器,簡化了整個系統的控制複雜度;高頻不可控整流器採用多級整流器串聯方式,在各級整流器之間增加相同容量的電容,消除了高頻不可控整流器的損耗,提高了整個系統的效率。
附圖說明
當參考閱讀下面的詳細說明時,將更好地理解本發明的特徵和優點,其中,在全部附圖內,類似的字符表示類似的部分。其中:
圖1為本領域已知的高壓電源拓撲;
圖2為根據本發明的一個實施例,採用五電平逆變器40的高壓電源拓撲,工頻不可控整流器50採用工頻變壓器42次級兩繞組分別整流,高頻不可控整流60採用高頻變壓器44次級兩繞組分別連接2級整流器。並串聯在一起;
圖3為根據本發明的一個實施例,採用五電平逆變器40的高壓電源拓撲,工頻不可控整流器70採用2級整流器,高頻不可控整流器80採用4級整流器;
圖4為逆變器40的5種工作狀態,1-逆變器40的輸出電壓,2-串聯諧振電路的諧振電流。其中。i-2正向諧振,ii-2反向諧振,iii-自由諧振,iv-1正向諧振,v-1反向諧振;
圖5為輸出電壓給定值的理想上升曲線,1-理想給定值上升曲線,2-仿真得到的高壓直流電壓輸出曲線;
具體實施方式
如圖1所示,本領域內公知的高頻高壓直流電源100的拓撲。高壓直流電源100使用了三級功率電路,以將電網中的三相交流電壓11轉換為可調節的穩定高壓直流電壓17。電網的三相交流電壓11經可控整流電路30,及較大容量的電解電容52,得到逆變器10的直流母線電壓13。可控整流電路30採用pam控制策略