一種逆變電源裝置及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明實(shí)施例設(shè)及逆變電源技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種逆變電源裝置及其控制方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 高效率、高功率密度是逆變電源發(fā)展的重要方向。對(duì)于一定功率等級(jí)的逆變電源 裝置，其功率密度取決于裝置的體積，主要在于磁性元件和散熱器的體積。散熱器是為了快 速有效地散去逆變電源工作時(shí)產(chǎn)生的大量熱量，避免毀壞設(shè)備。因此，其體積主要取決于逆 變電源工作時(shí)的損耗大小。若能降低逆變電源的損耗，不僅能夠提高逆變電源的效率，還能 有效減小散熱器的體積，從而提高功率密度。
[0003] 逆變電源中的損耗主要包括開關(guān)管損耗和磁性元件損耗。其中，功率開關(guān)管的損 耗包括通態(tài)損耗和開關(guān)損耗。其中，通態(tài)損耗由開關(guān)管的導(dǎo)通壓降和流過(guò)的電流決定，通常 無(wú)法改變。而開關(guān)損耗是由開關(guān)器件在開通和關(guān)斷過(guò)程中電壓與電流的交疊導(dǎo)致的。由于 每個(gè)開關(guān)周期內(nèi)逆變電源的開關(guān)管會(huì)完成一次開通和關(guān)斷，因此，當(dāng)逆變電源為提高性能 而增大開關(guān)頻率必然會(huì)大幅地增大開關(guān)器件的損耗，從而大大增加了散熱器件的體積和重 量，因此必須采取相應(yīng)的措施降低逆變電源的損耗。
[0004] 降低開關(guān)損耗的有效途徑就是盡可能地減少開關(guān)器件電壓與電流的交疊時(shí)間，而 運(yùn)往往是通過(guò)軟開關(guān)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的，即當(dāng)電流為零后，使開關(guān)器件關(guān)斷（或電壓為零時(shí)，使開 關(guān)器件開通）。在小功率逆變電源中，軟開關(guān)技術(shù)主要通過(guò)外加諧振電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。根據(jù)其 工作原理和電路位置可分為諧振DC環(huán)節(jié)、諧振極、輔助諧振緩沖、主輔開關(guān)電路、載波控制 等。利用諧振電路來(lái)實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)時(shí)，諧振過(guò)程會(huì)在開關(guān)器件上產(chǎn)生很高的電壓應(yīng)力與電流 應(yīng)力。因此，基于諧振電路的軟開關(guān)技術(shù)僅僅適用于小功率領(lǐng)域。此外，諧振電路需要加入 輔助電容、電感及開關(guān)管等元件，運(yùn)使得逆變電源的控制策略變得非常復(fù)雜，影響逆變電源 的穩(wěn)定運(yùn)行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明實(shí)施例提供一種逆變電源裝置及其控制方法，W實(shí)現(xiàn)逆變電路中開光管軟 開關(guān)，降低開關(guān)管的損耗。
[0006] 第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種逆變電源裝置，包括：
[0007] 直流源、逆變電路、電感、電壓傳感器、電流傳感器、電壓電流采樣單元、W及調(diào)制 控制單元；其中，
[0008] 所述直流源與所述逆變電路相連；
[0009] 所述逆變電路的輸出端通過(guò)所述電感與負(fù)載相連；
[0010] 所述電壓電流采樣單元的輸入端通過(guò)所述電壓傳感器和電流傳感器與所述逆變 電路的輸出端相連，用于采集電壓信號(hào)和電流信號(hào)； W11] 所述電壓電流采樣單元的輸出端與所述調(diào)制控制單元的輸入端相連，用于將采集 到的電壓信號(hào)和電流信號(hào)輸出至所述調(diào)制控制單元；
[0012] 所述調(diào)制控制單元的輸出端與所述逆變電路的輸入端相連，用于根據(jù)所述電壓電 流采樣單元輸出的電壓信號(hào)和電流信號(hào)生成脈寬調(diào)制PWM驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)，W控制所述逆變 電路中開關(guān)管導(dǎo)通和關(guān)斷。
[0013] 第二方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種逆變電源裝置的控制方法，由第一方面中的 逆變電源裝置來(lái)執(zhí)行，包括：
[0014] 向所述逆變電路中開關(guān)管的控制端輸出脈寬調(diào)制PWM驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)；
[0015] 根據(jù)所述電壓電流采樣單元輸出的電壓信號(hào)和電流信號(hào)控制所述PWM驅(qū)動(dòng)控制 信號(hào)。
[0016] 本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案，采用電感使逆變電源工作于不連續(xù)導(dǎo)通模式，在 無(wú)需外加諧振電路的情況下根據(jù)電壓電流采樣單元輸出的電流信號(hào)采用控制策略實(shí)現(xiàn)了 逆變電路中功率開關(guān)器件的軟開關(guān)，大幅減小了開關(guān)損耗，從而可W大幅減小散熱器的體 積和重量，有效地提高了逆變器的功率密度。
【附圖說(shuō)明】
[0017] 為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖做一簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā) 明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可W根 據(jù)運(yùn)些附圖獲得其他的附圖。
[0018] 圖1是本發(fā)明實(shí)施例一提供的一種逆變電源裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019] 圖2是本發(fā)明實(shí)施例一提供的一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)電感電流波形圖；
[0020] 圖3是本發(fā)明實(shí)施例二提供的一種逆變電源裝置的調(diào)制控制單元的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021] 圖4是本發(fā)明實(shí)施例二提供的一種逆變電源裝置的電感電流波形圖；
[0022] 圖5是本發(fā)明實(shí)施例=提供的一種逆變電源裝置的電壓控制子單元的控制結(jié)構(gòu) 不意圖；
[0023] 圖6是本發(fā)明實(shí)施例四提供的一種逆變電源裝置的控制方法的流程示意圖；
[0024] 圖7是本發(fā)明實(shí)施例五提供的一種逆變電源裝置拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖；
[0025] 圖8是本發(fā)明實(shí)施例五提供的一種逆變電源裝置空載時(shí)輸出電壓、輸出電流和電 感電流波形圖；
[00%] 圖9是本發(fā)明實(shí)施例五提供的一種逆變電源裝置帶阻性負(fù)載時(shí)輸出電壓、輸出電 流和電感電流波形圖；
[0027]圖10是本發(fā)明實(shí)施例五提供的一種逆變電源裝置帶非線性負(fù)載時(shí)輸出電壓、輸 出電流和電感電流波形圖；
[002引圖11是本發(fā)明實(shí)施例五提供的一種逆變電源裝置電感電流波形圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029] 為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，W下將參照本發(fā)明實(shí)施例中的附 圖，通過(guò)實(shí)施方式清楚、完整地描述本發(fā)明的技術(shù)方案，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一 部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做 出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。 I；0030]實(shí)施例一
[0031] 圖1是本發(fā)明實(shí)施例一提供的一種逆變電源裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，參見圖1，所述裝 置包括：直流源11、逆變電路12、電感L電壓傳感器13、電流傳感器14、電壓電流采樣單元 15、W及調(diào)制控制單元16;其中，
[0032] 所述直流源11與所述逆變電路12相連；
[0033] 所述逆變電路12的輸出端通過(guò)所述電感L與負(fù)載相連；
[0034] 所述電壓電流采樣單元15的輸入端通過(guò)所述電壓傳感器13和電流傳感器14與 所述逆變電路12的輸出端相連，用于采集電壓和電流信號(hào)；
[0035] 所述電壓電流采樣單元15的輸出端與所述調(diào)制控制單元16的輸入端相連，用于 將采集到的電壓和電流信號(hào)輸出至所述調(diào)制控制單元16;
[0036] 所述調(diào)制控制單元16的輸出端與所述逆變電路12的輸入端相連，用于根據(jù)所述 電壓電流采樣單元15輸出的電壓信號(hào)和電流信號(hào)生成脈寬調(diào)制PWM驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)，W控制 所述逆變電路12中開關(guān)管導(dǎo)通和關(guān)斷。
[0037] 逆變電路輸出端輸出的是高電壓和大電流信號(hào)，一般不能直接送入電壓電流采樣 單元，可W通過(guò)電壓傳感器將高電壓轉(zhuǎn)換為電壓電流采樣單元可W接收的小電壓信號(hào)，通 過(guò)電流傳感器將大電流轉(zhuǎn)換為電壓電流采樣單元可W接收的小電流信號(hào)，經(jīng)電壓電流采樣 單元采集并輸出電壓和電流信號(hào)。
[0038] 其中，電感L感抗的基準(zhǔn)值Rb定義為
W40] 電感L感抗的標(biāo)么值定義為[0041 ]
[0039] (1)
[0042]在本實(shí)施例中，逆變電源裝置中使用的電感L的感抗標(biāo)么值滿足： (2)
(3)
[0044] 其中而為逆變電源額定輸出頻率下電感的感抗值； W45] 為逆變電源裝置的額定輸出頻率；
[0046] L為電感的電感值；
[0047]E為逆變電源直流母線相對(duì)中性點(diǎn)的電壓幅值； W48] Vm為額定輸出電壓峰值； W