一種具有開環(huán)動(dòng)態(tài)阻抗自匹配功能的功率變流方法及其電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種具有開環(huán)動(dòng)態(tài)阻抗自匹配功能的功率變流方法及其電路，屬電力電工【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明包括控制電路C和功率主回路Z；本發(fā)明采用恒能量脈沖的頻率調(diào)制手段，在無(wú)需使用阻抗匹配變壓器的情況下具有90%以上的能量利用效率，開環(huán)條件下具有寬范圍的動(dòng)態(tài)阻抗自匹配能力，輸出功率不受負(fù)載阻抗和輸出頻率的影響而保持恒定，在4到5個(gè)數(shù)量級(jí)的頻寬范圍內(nèi)輸出波形的失真度小于3%，與采用傳統(tǒng)技術(shù)設(shè)計(jì)且輸出性能指標(biāo)基本相同的產(chǎn)品相比，整機(jī)重量減小了約95%，效率提高約40%，整機(jī)總成本下降約60%，優(yōu)勢(shì)相當(dāng)明顯。
【專利說(shuō)明】—種具有開環(huán)動(dòng)態(tài)阻抗自匹配功能的功率變流方法及其電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種具有開環(huán)動(dòng)態(tài)阻抗自匹配功能的功率變流方法及其電路，屬于電力電子【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]在水下資源的探測(cè)設(shè)備中，需要用到一種失真度很小、頻帶很寬、負(fù)載阻抗為連續(xù)可調(diào)但要求輸出功率為恒定的中大功率正弦波輸出系統(tǒng)。從現(xiàn)有產(chǎn)品來(lái)看，技術(shù)方案幾乎都是采用模擬電路的功率放大方式，并用多抽頭變壓器實(shí)現(xiàn)輸出阻抗的有檔定點(diǎn)匹配。這樣，不僅使整機(jī)重量達(dá)110公斤左右，且能量利用率最高只有75%，更為嚴(yán)重的是在負(fù)載阻抗為連續(xù)變化時(shí)，用變壓器無(wú)法實(shí)現(xiàn)全范圍的連續(xù)阻抗匹配，此外，受變壓器繞制工藝中分布參數(shù)的影響，輸出波形的畸變率隨工作頻率的升高而明顯增大，因而，難以實(shí)現(xiàn)寬頻帶下頻率特性的一致性要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提供了一種具有開環(huán)動(dòng)態(tài)阻抗自匹配功能的功率變流方法及其電路，用以解決傳統(tǒng)技術(shù)中利用體積龐大的阻抗匹配變壓器所帶來(lái)的能量利用效率低、不能進(jìn)行動(dòng)態(tài)阻抗自匹配、頻帶內(nèi)的輸出功率和失真度不恒定的問題。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種具有開環(huán)動(dòng)態(tài)阻抗自匹配功能的功率變流方法及其電路，包括控制電路C和功率主回路Z兩大模塊；所述控制電路C包括精密整流電路、精密壓頻變換電路、二分頻電路、脈沖整形及耦合電路、對(duì)稱過零比較電路、光電耦合電路，功率主回路Z包括恒能量斬波電路、緩沖電路、逆變電路和濾波電路，所述緩沖電路包括續(xù)流二極管D5、緩沖電抗器L1、緩沖電容Cb，所述功率主回路Z中的直流電源E的正極與恒能量斬波電路的公共輸入端PO相連，直流電源E負(fù)極構(gòu)成功率主回路Z的公共接地端、其分別與續(xù)流二級(jí)管D5的陽(yáng)極、緩沖電容Cb的一端及逆變電路的接地端相連，緩沖電容Cb的另一端與逆變電路的公共輸入端P3相連接，恒能量斬波電路的輸出端Pl分別與續(xù)流二級(jí)管D5的陰極、緩沖電抗器LI的一端相連，緩沖電抗器LI的另一端與逆變電路的公共輸入端P3相連。
[0005]所述恒能量斬波電路包括大功率場(chǎng)效應(yīng)管Ql、Q2、Q3、Q4，二極管D1、D2、D3、D4及儲(chǔ)能電容Ca，場(chǎng)效應(yīng)管Q1、Q3的漏極連在一起構(gòu)成恒能量斬波電路的輸入端PO，場(chǎng)效應(yīng)管Ql的源極經(jīng)過兩個(gè)正向串聯(lián)的二極管D1、D2與場(chǎng)效應(yīng)管Q2的漏極相連，場(chǎng)效應(yīng)管Q3的源極經(jīng)過兩個(gè)正向串聯(lián)的二極管D3、D4與場(chǎng)效應(yīng)管Q4的漏極相連，儲(chǔ)能電容Ca的一端連在兩個(gè)二極管D1、D2的中間，儲(chǔ)能電容Ca的另一端連在兩個(gè)二極管D3、D4的中間，場(chǎng)效應(yīng)管Q2、Q4的源極連在一起構(gòu)成恒能量斬波電路的輸出端Pl。
[0006]所述逆變電路包括場(chǎng)效應(yīng)管Q5、Q6、Q7、Q8，所述濾波電路包括濾波電容Cr、Ce、平波電抗器L2，場(chǎng)效應(yīng)管Q5的漏極與場(chǎng)效應(yīng)管Q7的漏極連在一起構(gòu)成逆變電路的直流母線端P3，場(chǎng)效應(yīng)管Q6的源極與場(chǎng)效應(yīng)管Q8的源極連在一起構(gòu)成逆變電路的公共接地端，濾波電容Ce的一端分別與場(chǎng)效應(yīng)管Q5的源極、場(chǎng)效應(yīng)管Q6的漏極、平波電抗器L2的一端相連，平波電抗器L2的另一端與濾波電容Cr的一端相連,濾波電容Cr的另一端分別與場(chǎng)效應(yīng)管Q7的源極、場(chǎng)效應(yīng)管Q8的漏極，濾波電容Ce的另一端與場(chǎng)效應(yīng)管Q8的漏極相連，負(fù)載^并聯(lián)在濾波電容Cr的兩端。
[0007]本發(fā)明的具有開環(huán)動(dòng)態(tài)阻抗自匹配功能的功率變流方法，主要包括如下步驟:
A、將需放大的輸入正弦交流電壓信號(hào)Ui分為兩路，一路通過精密整流電路轉(zhuǎn)換得到高精度的脈動(dòng)直流電壓信號(hào)，另一路通過對(duì)稱過零比較電路轉(zhuǎn)換得到幅值對(duì)稱的矩形波電壓信號(hào)；
B、將得到的高精度的脈動(dòng)直流電壓信號(hào)通過精密壓頻變換電路轉(zhuǎn)換得到單極性調(diào)頻脈沖群電壓信號(hào)；
C、將得到單極性調(diào)頻脈沖群電壓信號(hào)通過二分頻電路后，再通過脈沖整形及耦合電路處理后得到恒能量斬波電路的控制信號(hào)，恒能量斬波電路通過此控制信號(hào)將恒能量斬波電路運(yùn)行于受控LC串聯(lián)諧振電路方式，恒能量斬波電路通過儲(chǔ)能電容Ca在一個(gè)諧振周期內(nèi)的充放電作用使恒能量斬波電路輸出的每個(gè)脈沖，不論其脈寬如何均精確地含I個(gè)單位的電能量；
D、將恒能量斬波電路輸出的脈沖通過緩沖電路降低瞬時(shí)能量的沖擊應(yīng)力后在逆變橋直流母線P3上形成單極性調(diào)頻脈沖群能量波形；
E、將對(duì)稱過零比較電路輸出的幅值對(duì)稱的矩形波電壓信號(hào)通過光電耦合電路后得到逆變電路的控制信號(hào)，逆變電路通過此控制信號(hào)將逆變橋直流母線上的單極性調(diào)頻脈沖群能量波形逆變?yōu)閱挝粫r(shí)間內(nèi)功率平均值與輸入信號(hào)Ui成線性關(guān)系的雙極性交流調(diào)頻脈沖群能量波形；
F、將雙極性交流調(diào)頻脈沖群能量波形通過LC無(wú)源I形濾波電路后，在負(fù)載上得到與輸入信號(hào)Ui成比例的中大功率正弦波形。
[0008]本電路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及運(yùn)行的核心原則是:不論系統(tǒng)的功率主回路采用哪種電路拓?fù)湫问?，整個(gè)功率主回路的開環(huán)能量傳輸模式必須是恒能量脈沖的頻率調(diào)制模式，在理論上，系統(tǒng)的主回路輸出特性為典型的功率源特性，這樣，依據(jù)能量守恒定理，其理論輸出功率應(yīng)為單位時(shí)間內(nèi)的脈沖數(shù)乘以每個(gè)脈沖所含的能量值且與濾波電路的階數(shù)無(wú)關(guān)。從實(shí)施完成后的系統(tǒng)指標(biāo)來(lái)看，與理論計(jì)算值完全相符。相關(guān)指標(biāo)為:輸出為I~104HZ正弦波，負(fù)載阻抗4~60 Ω連續(xù)可調(diào)，輸出功率1000 ±5W，效率93%±2%，波形失真度≤3%，整機(jī)重量5Kg0
[0009]本發(fā)明中構(gòu)成控制電路C的六個(gè)單元電路，均為成熟電路或市場(chǎng)上能直接購(gòu)買到的集成電路產(chǎn)品，因此，其具體的電路原理圖及其工作原理不再作論述，下面主要論述功率主回路的工作過程:
1、恒能量斬波電路與緩沖電路
單脈沖的工作過程:工作波形如圖3所示:?時(shí)刻之前，電路進(jìn)入穩(wěn)態(tài)，儲(chǔ)能電容Ca兩端電壓為E，極性為下正上負(fù)，Pl點(diǎn)的電壓為零，電感LI中的能量全部釋放；
H期間，時(shí)刻場(chǎng)效應(yīng)管Q1、Q4導(dǎo)通， 能量斬波橋輸出端Pl的電壓為2E，緩沖電抗器LI上的電流以正弦規(guī)律開始上升，隨后，儲(chǔ)能電容Ca開始釋放能量，其電壓的極性仍為下正上負(fù)，Pl點(diǎn)的電壓從2E開始不斷下降。
[0010]I1-12期間i時(shí)刻，恒能量斬波橋輸出端Pl點(diǎn)的電壓變?yōu)镋時(shí)，儲(chǔ)能電容Ca的
電壓變?yōu)榱悖S后，電容Ca開始反充電，電容Ca的極性轉(zhuǎn)為上正下負(fù)，恒能量斬波橋包括大功率場(chǎng)效應(yīng)管Q1、Q2、Q3、Q4，其中Ql和Q4，Q2和Q3分別組成兩個(gè)橋臂，恒能量斬波橋輸出端Pl點(diǎn)的電壓繼續(xù)下降，直到變?yōu)榱?，此時(shí)電容Ca兩端的電壓變?yōu)镋，極性上正下負(fù)，電路中的續(xù)流二極管D5兩端的電壓為0，緩沖電抗器L1、緩沖電容Cb和二極管D5構(gòu)成續(xù)流通路，緩沖電抗器LI中的電流經(jīng)續(xù)流二級(jí)管D5釋放，由于電容Cb的容量較大，所以它兩端的電壓可認(rèn)為基本不變，待緩沖電抗器LI電流通過二級(jí)管D5續(xù)流完畢后，電路進(jìn)入下個(gè)階段。
[0011]h ~?4期間，H時(shí)刻，場(chǎng)效應(yīng)管Q2、Q3導(dǎo)通，下一工作周期開始，重復(fù)& -h過程，
這時(shí)在恒能量斬波橋Pl點(diǎn)上的電壓又會(huì)有2倍于直流電源E的電壓。當(dāng)儲(chǔ)能電容Ca放完電后又開始反充電，但此時(shí)所充電壓為下正上負(fù)，當(dāng)Pl點(diǎn)的電壓下降到O時(shí)，二極管D5兩端的壓降為零，電抗器L1、濾波電容Cb和續(xù)流二極管構(gòu)成的回路繼續(xù)續(xù)流，此后電路又如此往復(fù)。
[0012]2、逆變電路
在逆變電路中，逆變橋包括場(chǎng)效應(yīng)管Q5、Q6、Q7、Q8，Q5和Q8，Q6和Q7分別組成兩個(gè)橋臂，逆變橋的控制信號(hào)由對(duì)稱過零比較電路提供，這樣，在逆變橋直流母線上的每個(gè)單極性調(diào)頻脈沖群能量波形均對(duì)應(yīng)于輸入信號(hào)Ui波形的一個(gè)半周。假定在某個(gè)半周里，場(chǎng)效應(yīng)管Q5、Q8導(dǎo)通而場(chǎng)效應(yīng)管Q6、Q7關(guān)斷，這樣逆變橋的輸出為一個(gè)正弦波的半周，而當(dāng)逆變橋直流母線上的波形為下一個(gè)半周時(shí)，場(chǎng)效應(yīng)管Q6、Q7導(dǎo)通而場(chǎng)效應(yīng)管Q5、Q8關(guān)斷，這樣，逆變橋就以同樣方式輸出正弦波的另一個(gè)半周，如此循環(huán)往復(fù)，而在逆變橋的輸出端N1、N2之間形成完整的雙極性正弦交流調(diào)頻脈沖群能量波形，將這個(gè)雙極性正弦交流調(diào)頻脈沖群能量波形經(jīng)濾波電容Ce、平波電抗器L2、濾波電容Cr組成的無(wú)源I形電路濾波后，即可在負(fù)載&上得到與輸入信號(hào)Ui成比例的中大功率正弦波。
[0013]本發(fā)明設(shè)計(jì)完成的具有開環(huán)動(dòng)態(tài)阻抗自匹配功能的功率變流方法及其電路，核心方法是采用恒能量脈沖的頻率調(diào)制手段，在無(wú)需使用阻抗匹配變壓器的情況下具有如下有益效果:
(1)、90%以上的能量利用效率；
(2)、開環(huán)條件下具有寬范圍的動(dòng)態(tài)阻抗自匹配能力；
(3)、輸出功率不受負(fù)載阻抗和輸出頻率的影響而保持恒定；
(4)、在4到5個(gè)數(shù)量級(jí)的頻寬范圍內(nèi)輸出波形的失真度小于3%。
[0014](5)、與采用傳統(tǒng)技術(shù)設(shè)計(jì)且輸出性能指標(biāo)基本相同的產(chǎn)品相比，整機(jī)重量減小了約95%，效率提高約40%，整機(jī)總成本下降約60%，優(yōu)勢(shì)相當(dāng)明顯。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；
圖2為本發(fā)明的功率主回路電路原理圖； 圖3為本發(fā)明的恒能量斬波橋的輸出電壓波形圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]實(shí)施例1:如圖1-3所示，一種具有開環(huán)動(dòng)態(tài)阻抗自匹配功能的功率變流方法及其電路，包括控制電路C和功率主回路Z兩大模塊；所述控制電路C包括精密整流電路、精密壓頻變換電路、二分頻電路、脈沖整形及耦合電路、對(duì)稱過零比較電路、光電耦合電路，功率主回路Z包括恒能量斬波電路、緩沖電路、逆變電路和濾波電路，所述緩沖電路包括續(xù)流二極管D5、緩沖電抗器L1、緩沖電容Cb，所述功率主回路Z中的直流電源E的正極與恒能量斬波電路的公共輸入端PO相連，直流電源E負(fù)極構(gòu)成功率主回路Z的公共接地端、其分別與續(xù)流二級(jí)管D5的陽(yáng)極、緩沖電容Cb的一端及逆變電路的接地端相連，緩沖電容Cb的另一端與逆變電路的公共輸入端P3相連接，恒能量斬波電路的輸出端Pl分別與續(xù)流二級(jí)管D5的陰極、緩沖電抗器LI的一端相連，緩沖電抗器LI的另一端與逆變電路的公共輸入端P3相連。
[0017]一種具有開環(huán)動(dòng)態(tài)阻抗自匹配功能的功率變流方法，所述變流方法的具體步驟如下:
A、將需放大的輸入正弦交流電壓信號(hào)Ui分為兩路，一路通過精密整流電路轉(zhuǎn)換得到高精度的脈動(dòng)直流電壓信號(hào)，另一路通過對(duì)稱過零比較電路轉(zhuǎn)換得到幅值對(duì)稱的矩形波電壓信號(hào)；
B、將得到的高精度的脈動(dòng)直流電壓信號(hào)通過精密壓頻變換電路轉(zhuǎn)換得到單極性調(diào)頻脈沖群電壓信號(hào)；
C、將得到單極性調(diào)頻脈沖群電壓信號(hào)通過二分頻電路后，再通過脈沖整形及耦合電路處理后得到恒能量斬波電路的控制信號(hào)，恒能量斬波電路通過此控制信號(hào)將恒能量斬波電路運(yùn)行于受控LC串聯(lián)諧振電路方式，恒能量斬波電路通過儲(chǔ)能電容Ca在一個(gè)諧振周期內(nèi)的充放電作用使恒能量斬波電路輸出的每個(gè)脈沖，不論其脈寬如何均精確地含I個(gè)單位的電能量；
D、將恒能量斬波電路輸出的脈沖通過緩沖電路降低瞬時(shí)能量的沖擊應(yīng)力后在逆變橋直流母線P3上形成單極性調(diào)頻脈沖群能量波形；
E、將對(duì)稱過零比較電路輸出的幅值對(duì)稱的矩形波電壓信號(hào)通過光電耦合電路后得到逆變電路的控制信號(hào)，逆變電路通過此控制信號(hào)將逆變橋直流母線上的單極性調(diào)頻脈沖群能量波形逆變?yōu)閱挝粫r(shí)間內(nèi)功率平均值與輸入信號(hào)Ui成線性關(guān)系的雙極性交流調(diào)頻脈沖群能量波形；
F、將雙極性交流調(diào)頻脈沖群能量波形通過LC無(wú)源I形濾波電路后，在負(fù)載上得到與輸入信號(hào)Ui成比例的中大功率正弦波形。
[0018]實(shí)施例2:如圖1-3所示，一種具有開環(huán)動(dòng)態(tài)阻抗自匹配功能的功率變流方法及其電路，包括控制電路C和功率主回路Z兩大模塊；所述控制電路C包括精密整流電路、精密壓頻變換電路、二分頻電路、脈沖整形及耦合電路、對(duì)稱過零比較電路、光電耦合電路，功率主回路Z包括恒能量斬波電路、緩沖電路、逆變電路和濾波電路，所述緩沖電路包括續(xù)流二極管D5、緩沖電抗器L1、緩沖電容Cb，所述功率主回路Z中的直流電源E的正極與恒能量斬波電路的公共輸入端PO相連，直流電源E負(fù)極構(gòu)成功率主回路Z的公共接地端、其分別與續(xù)流二級(jí)管D5的陽(yáng)極、緩沖電容Cb的一端及逆變電路的接地端相連，緩沖電容Cb的另一端與逆變電路的公共輸入端P3相連接，恒能量斬波電路的輸出端Pl分別與續(xù)流二級(jí)管D5的陰極、緩沖電抗器LI的一端相連，緩沖電抗器LI的另一端與逆變電路的公共輸入端P3相連。
[0019]所述恒能量斬波電路包括大功率場(chǎng)效應(yīng)管Ql、Q2、Q3、Q4，二極管D1、D2、D3、D4及儲(chǔ)能電容Ca，場(chǎng)效應(yīng)管Q1、Q3的漏極連在一起構(gòu)成恒能量斬波電路的輸入端PO，場(chǎng)效應(yīng)管Ql的源極經(jīng)過兩個(gè)正向串聯(lián)的二極管D1、D2與場(chǎng)效應(yīng)管Q2的漏極相連，場(chǎng)效應(yīng)管Q3的源極經(jīng)過兩個(gè)正向串聯(lián)的二極管D3、D4與場(chǎng)效應(yīng)管Q4的漏極相連，儲(chǔ)能電容Ca的一端連在兩個(gè)二極管D1、D2的中間，儲(chǔ)能電容Ca的另一端連在兩個(gè)二極管D3、D4的中間，場(chǎng)效應(yīng)管Q2、Q4的源極連在一起構(gòu)成恒能量斬波電路的輸出端Pl。
[0020]所述逆變電路包括場(chǎng)效應(yīng)管Q5、Q6、Q7、Q8，所述濾波電路包括濾波電容Cr、Ce、平波電抗器L2，場(chǎng)效應(yīng)管Q5的漏極與場(chǎng)效應(yīng)管Q7的漏極連在一起構(gòu)成逆變電路的直流母線端P3，場(chǎng)效應(yīng)管Q6的源極與場(chǎng)效應(yīng)管Q8的源極連在一起構(gòu)成逆變電路的公共接地端，濾波電容Ce的一端分別與場(chǎng)效應(yīng)管Q5的源極、場(chǎng)效應(yīng)管Q6的漏極、平波電抗器L2的一端相連，平波電抗器L2的另一端與濾波電容Cr的一端相連,濾波電容Cr的另一端分別與場(chǎng)效應(yīng)管Q7的源極、場(chǎng)效應(yīng)管Q8的漏極，濾波電容Ce的另一端與場(chǎng)效應(yīng)管Q8的漏極相連，負(fù)載^并聯(lián)在濾波電容Cr的兩端。
[0021]一種具有開環(huán)動(dòng)態(tài)阻抗自匹配功能的功率變流方法，所述變流方法的具體步驟如下:
A、將需放大的輸入正弦交流電壓信號(hào)Ui分為兩路，一路通過精密整流電路轉(zhuǎn)換得到高精度的脈動(dòng)直流電壓信號(hào)，另一路通過對(duì)稱過零比較電路轉(zhuǎn)換得到幅值對(duì)稱的矩形波電壓信號(hào)；
B、將得到的高精度的脈動(dòng)直流電壓信號(hào)通過精`密壓頻變換電路轉(zhuǎn)換得到單極性調(diào)頻脈沖群電壓信號(hào)；
C、將得到單極性調(diào)頻脈沖群電壓信號(hào)通過二分頻電路后，再通過脈沖整形及耦合電路處理后得到恒能量斬波電路的控制信號(hào)，恒能量斬波電路通過此控制信號(hào)將恒能量斬波電路運(yùn)行于受控LC串聯(lián)諧振電路方式，恒能量斬波電路通過儲(chǔ)能電容Ca在一個(gè)諧振周期內(nèi)的充放電作用使恒能量斬波電路輸出的每個(gè)脈沖，不論其脈寬如何均精確地含I個(gè)單位的電能量；
D、將恒能量斬波電路輸出的脈沖通過緩沖電路降低瞬時(shí)能量的沖擊應(yīng)力后在逆變橋直流母線P3上形成單極性調(diào)頻脈沖群能量波形；
E、將對(duì)稱過零比較電路輸出的幅值對(duì)稱的矩形波電壓信號(hào)通過光電耦合電路后得到逆變電路的控制信號(hào)，逆變電路通過此控制信號(hào)將逆變橋直流母線上的單極性調(diào)頻脈沖群能量波形逆變?yōu)閱挝粫r(shí)間內(nèi)功率平均值與輸入信號(hào)Ui成線性關(guān)系的雙極性交流調(diào)頻脈沖群能量波形；
F、將雙極性交流調(diào)頻脈沖群能量波形通過LC無(wú)源I形濾波電路后，在負(fù)載上得到與輸入信號(hào)Ui成比例的中大功率正弦波形。
[0022]上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作了詳細(xì)說(shuō)明，但是本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識(shí)范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下作出各種變化。
【權(quán)利要求】
1.一種具有開環(huán)動(dòng)態(tài)阻抗自匹配功能的功率變流電路，其特征在于:包括控制電路C和功率主回路Z兩大模塊；所述控制電路C包括精密整流電路、精密壓頻變換電路、二分頻電路、脈沖整形及耦合電路、對(duì)稱過零比較電路、光電耦合電路，功率主回路Z包括恒能量斬波電路、緩沖電路、逆變電路和濾波電路，所述緩沖電路包括續(xù)流二極管(D5)、緩沖電抗器(LI)、緩沖電容(Cb)，所述功率主回路Z中的直流電源E的正極與恒能量斬波電路的公共輸入端(PO)相連，直流電源E負(fù)極構(gòu)成功率主回路Z的公共接地端、其分別與續(xù)流二級(jí)管(D5)的陽(yáng)極、緩沖電容(Cb)的一端及逆變電路的接地端相連，緩沖電容(Cb)的另一端與逆變電路的公共輸入端(P3)相連接，恒能量斬波電路的輸出端(Pl)分別與續(xù)流二級(jí)管(D5)的陰極、緩沖電抗器(LI)的一端相連，緩沖電抗器(LI)的另一端與逆變電路的公共輸入端(P3)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有開環(huán)動(dòng)態(tài)阻抗自匹配功能的功率變流電路，其特征在于:所述恒能量斬波電路包括大功率場(chǎng)效應(yīng)管(Q1、Q2、Q3、Q4)，二極管(D1、D2、D3、D4)及儲(chǔ)能電容(Ca)，場(chǎng)效應(yīng)管(Q1、Q3 )的漏極連在一起構(gòu)成恒能量斬波電路的輸入端(PO )，場(chǎng)效應(yīng)管(Ql)的源極經(jīng)過兩個(gè)正向串聯(lián)的二極管(D1、D2)與場(chǎng)效應(yīng)管(Q2)的漏極相連，場(chǎng)效應(yīng)管(Q3)的源極經(jīng)過兩個(gè)正向串聯(lián)的二極管(D3、D4)與場(chǎng)效應(yīng)管(Q4)的漏極相連，儲(chǔ)能電容(Ca)的一端連在兩個(gè)二極管(D1、D2)的中間，儲(chǔ)能電容(Ca)的另一端連在兩個(gè)二極管(D3、D4 )的中間，場(chǎng)效應(yīng)管(Q2、Q4 )的源極連在一起構(gòu)成恒能量斬波電路的輸出端(PI)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有開環(huán)動(dòng)態(tài)阻抗自匹配功能的功率變流電路，其特征在于:所述逆變電路包括場(chǎng)效應(yīng)管(Q5、Q6、Q7、Q8)，所述濾波電路包括濾波電容(Cr、Ce)、平波電抗器(L2)，場(chǎng)效應(yīng)管(Q5)的漏極與場(chǎng)效應(yīng)管(Q7)的漏極連在一起構(gòu)成逆變電路的直流母線端(P3)，場(chǎng)效應(yīng)管(Q6)的源極與場(chǎng)效應(yīng)管(Q8)的源極連在一起構(gòu)成逆變電路的公共接地端，濾波電容(Ce)的一端分別與場(chǎng)效應(yīng)管(Q5)的源極、場(chǎng)效應(yīng)管(Q6)的漏極、平波電抗器(L2)的一端相連,平波電抗器(L2)的另一端與濾波電容(Cr)的一端相連,濾波電容(Cr)的另一端分別與場(chǎng)效應(yīng)管(Q7)的源極、場(chǎng)效應(yīng)管(Q8)的漏極，濾波電容(Ce)的另一端與場(chǎng)效應(yīng)管(Q8)的漏極相`連，負(fù)載(?)并聯(lián)在濾波電容(Cr)的兩端。
4.一種具有開環(huán)動(dòng)態(tài)阻抗自匹配功能的功率變流方法，其特征在于:所述變流方法的具體步驟如下: A、將需放大的輸入正弦交流電壓信號(hào)Ui分為兩路，一路通過精密整流電路轉(zhuǎn)換得到高精度的脈動(dòng)直流電壓信號(hào)，另一路通過對(duì)稱過零比較電路轉(zhuǎn)換得到幅值對(duì)稱的矩形波電壓信號(hào)； B、將得到的高精度的脈動(dòng)直流電壓信號(hào)通過精密壓頻變換電路轉(zhuǎn)換得到單極性調(diào)頻脈沖群電壓信號(hào)； C、將得到單極性調(diào)頻脈沖群電壓信號(hào)通過二分頻電路后，再通過脈沖整形及耦合電路處理后得到恒能量斬波電路的控制信號(hào)，恒能量斬波電路通過此控制信號(hào)將恒能量斬波電路運(yùn)行于受控LC串聯(lián)諧振電路方式，恒能量斬波電路通過儲(chǔ)能電容(Ca)在一個(gè)諧振周期內(nèi)的充放電作用使恒能量斬波電路輸出的每個(gè)脈沖，不論其脈寬如何均精確地含I個(gè)單位的電能量； D、將恒能量斬波電路輸出的脈沖通過緩沖電路降低瞬時(shí)能量的沖擊應(yīng)力后在逆變橋直流母線(P3)上形成單極性調(diào)頻脈沖群能量波形；E、將對(duì)稱過零比較電路輸出的幅值對(duì)稱的矩形波電壓信號(hào)通過光電耦合電路后得到逆變電路的控制信號(hào)，逆變電路通過此控制信號(hào)將逆變橋直流母線上的單極性調(diào)頻脈沖群能量波形逆變?yōu)閱挝粫r(shí)間內(nèi)功率平均值與輸入信號(hào)Ui成線性關(guān)系的雙極性交流調(diào)頻脈沖群能量波形； F、將雙極性交流調(diào)頻脈沖群能量波形通過LC無(wú)源I形濾波電路后，在負(fù)載上得到與輸入信號(hào)Ui成比例的中大功率正弦`波形。
【文檔編號(hào)】H02M1/34GK103684029SQ201310731565
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年12月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月27日
【發(fā)明者】盧誠(chéng), 金建輝, 王瀟, 張英爭(zhēng), 謝洪齡 申請(qǐng)人:昆明理工大學(xué)