CN107070234B - 串联谐振变换器的控制电路和控制方法 - Google Patents

串联谐振变换器的控制电路和控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107070234B
CN107070234B CN201710188536.4A CN201710188536A CN107070234B CN 107070234 B CN107070234 B CN 107070234B CN 201710188536 A CN201710188536 A CN 201710188536A CN 107070234 B CN107070234 B CN 107070234B
Authority
CN
China
Prior art keywords
switch
switching device
driving signal
bridge arm
drives
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201710188536.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107070234A (zh
Inventor
祝国平
褚旭
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Advanced Research Institute of CAS
Shanghai United Imaging Healthcare Co Ltd
Original Assignee
Shanghai Advanced Research Institute of CAS
Shanghai United Imaging Healthcare Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Advanced Research Institute of CAS, Shanghai United Imaging Healthcare Co Ltd filed Critical Shanghai Advanced Research Institute of CAS
Publication of CN107070234A publication Critical patent/CN107070234A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107070234B publication Critical patent/CN107070234B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33569Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05GX-RAY TECHNIQUE
    • H05G1/00X-ray apparatus involving X-ray tubes; Circuits therefor
    • H05G1/08Electrical details
    • H05G1/10Power supply arrangements for feeding the X-ray tube
    • H05G1/12Power supply arrangements for feeding the X-ray tube with dc or rectified single-phase ac or double-phase
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0048Circuits or arrangements for reducing losses
    • H02M1/0054Transistor switching losses
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0067Converter structures employing plural converter units, other than for parallel operation of the units on a single load
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

本申请提供一种串联谐振变换器的控制电路,串联谐振变换器包括逆变电路,逆变电路包括左边桥臂和右边桥臂,左边桥臂和右边桥臂分别包含两个开关器件,控制电路包括:驱动电路,为逆变电路的开关器件提供驱动信号,驱动信号用于对开关器件进行周期性调制,周期性调制至少包括一个开关周期,且在一个开关周期内逆变电路的开关器件存在一次硬关断。本申请的控制电路可有效降低开关器件的关断损耗,提高逆变电路可靠性。同时,本申请还提出一种串联谐振变换器的控制方法。

Description

串联谐振变换器的控制电路和控制方法
技术领域
本申请主要涉及用于X射线高压发生器,尤其涉及用于X射线高压发生器的串联谐振变换器的控制电路和控制方法。
背景技术
X射线高压发生器用于X射线治疗设备、X射线诊断设备、X射线计算机体层摄影设备(CT)、正电子发射计算机断层显像(PET-CT)等设备中。在大功率X射线高压发生器的逆变电路中,为了满足长时间工作的要求,通常选用绝缘栅双极型开关器件(Insulated GateBipolar Transistor,IGBT)作为开关器件。实际应用中,一方面为了保证IGBT的可靠工作,其开关频率不能选择太高;另一方面,为了减少高压发生器和整流部分的体积,提高变换器的功率密度,开关频率也不能选择太低。与此同时,X射线管作为高压发生器的负载,其具有60kV~140kV的宽范围电压和10mA~420mA的宽范围电流。进一步地,为了提高高压发生器的兼容性,其需要适应多种不同的网电范围,典型的网电范围包括400VAC(-20%~+10%)和480VAC(-15%~+15%)等。
谐振(包括串并联谐振)逆变电路可利用高压变压器的漏感作为串联谐振电感,隔直电容作为串联谐振电容,而无需输出滤波电感,电路元器件少,结构简单,适用于X射线高压发生器。通常情况下,脉宽调制(Pulse Width Modulation,PWM)为谐振逆变电路的主要调制模式。对于采用PWM调制的谐振逆变电路,可通过调节IGBT的占空比,使高压发生器在一个相对较高的开关频率下,同时保证高压变压器和整流电路的体积,并满足X射线管宽电压电流范围的需求。
然而,PWM调制LC串联谐振逆变电路存在的一个主要问题是IGBT的开关损耗较大,导致其发热严重。例如在采用双极性PWM调制方式时,逆变电路的斜对管同时进行开关动作,断开损耗大,而且逆变电路能量回馈占比较大,导致峰值电流较大。对于采用移相PWM调制的逆变电路,逆变电路中左右桥臂的占空比都为50%,改变左右桥臂的相位可调节输出电压,断开损耗相比双极性PWM调制降低。但是,由于高压变压器高压侧匝数较多、分布电容较大,而移相PWM调制逆变桥存在零电压矢量,在此期间高压变压器的分布电容会和串联谐振电感发生谐振,使电压电流波形发生畸变,增大IGBT的开关损耗。对于采用不对称双极性PWM调制的逆变电路,一个桥臂采用双极性调制,另一个桥臂可采用固定50%占空比调制,既可以保证开关损耗与移相PWM调制相当,又不存在零电压矢量,可以有效抑制高压变压器分布电容引入的振荡。但是,不对称双极性PWM调制仍然存在开关损耗严重的问题,每个开关周期的正负半周IGBT都要进行大电流硬断开。
基于此,有必要对现有谐振逆变电路的调制方式进行改进,以降低IGBT开关损耗。
发明内容
本申请要解决的技术问题是提供一种串联谐振逆变电路的调制方法,克服现有串联谐振变换器调制方式的问题。
为解决上述技术问题,根据本申请的一方面,提供一种串联谐振变换器的控制电路,所述串联谐振变换器包括逆变电路,所述逆变电路包括左边桥臂和右边桥臂,所述左边桥臂和所述右边桥臂分别包含两个开关器件,所述控制电路包括:
驱动电路,为所述逆变电路的开关器件提供驱动信号,所述驱动信号用于对所述开关器件进行周期性调制,所述周期性调制至少包括一个开关周期,且在所述一个开关周期内所述逆变电路的开关器件存在一次硬关断,其中,
在一个开关周期的正半周期,所述驱动电路驱动所述左边桥臂的一个开关器件进行PWM调制,驱动所述右边桥臂的两个开关器件以设定占空比工作;
在一个开关周期的负半周期,所述驱动电路驱动所述左边桥臂和右边桥臂的开关器件,使所述串联谐振变换器工作在自由振荡模式。
进一步地,所述左边桥臂包括第一开关器件和第二开关器件,所述右边桥臂包括第三开关器件和第四开关器件,所述驱动电路提供第一驱动信号给所述第一开关器件,提供第二驱动信号给所述第二开关器件,提供第三驱动信号给所述第三开关器件,提供第四驱动信号给所述第四开关器件,且所述逆变电路的等效电压传输增益大于0.5:
在一个开关周期的正半周期,所述第一驱动信号驱动所述第一开关器件进行PWM调制,所述第四驱动信号驱动所述第四开关器件以设定占空比工作;
在一个开关周期的负半周期,所述第二驱动信号驱动所述第二开关器件以设定占空比工作,所述第三驱动信号驱动所述第三开关器件以设定占空比工作。
进一步地,所述左边桥臂包括第一开关器件和第二开关器件,所述右边桥臂包括第三开关器件和第四开关器件,所述驱动电路提供第一驱动信号给所述第一开关器件,提供第二驱动信号给所述第二开关器件,提供第三驱动信号给所述第三开关器件,提供第四驱动信号给所述第四开关器件,且所述逆变电路的等效电压传输增益小于0.5:所述第一驱动信号驱动所述第一开关器件处于断开状态;
在一个开关周期的正半周期,所述第四驱动信号驱动所述第四开关器件以设定占空比工作;
在一个开关周期的负半周期,所述第二驱动信号驱动所述第二开关器件进行PWM调制,所述第三驱动信号驱动所述第三开关器件以设定占空比工作。
根据本申请的另一方面提出一种串联谐振变换器的控制电路,所述串联谐振变换器包括逆变电路,所述逆变电路包括左边桥臂和右边桥臂,所述左边桥臂和所述右边桥臂分别包含两个开关器件,所述控制电路包括:
驱动电路,为所述逆变电路的开关器件提供驱动信号,所述驱动信号用于对所述开关器件进行周期性调制,所述周期性调制至少包括一个开关周期,且在所述一个开关周期内所述逆变电路的开关器件存在一次硬关断,其中,
在一个开关周期的正半周期,所述驱动电路驱动所述左边桥臂的两个开关器件以设定占空比工作,驱动所述右边桥臂的一个开关器件进行PWM调制;
在一个开关周期的负半周期,所述驱动电路驱动所述左边桥臂和右边桥臂的开关器件,使所述串联谐振变换器工作在自由振荡模式。
进一步地,所述左边桥臂包括第一开关器件和第二开关器件,所述右边桥臂包括第三开关器件和第四开关器件,所述驱动电路提供第一驱动信号给所述第一开关器件,提供第二驱动信号给所述第二开关器件,提供第三驱动信号给所述第三开关器件,提供第四驱动信号给所述第四开关器件,且所述逆变电路的等效电压传输增益大于0.5:
在一个开关周期的正半周期,所述第一驱动信号驱动所述第一开关器件以设定占空比工作,所述第四驱动信号驱动所述第四开关器件进行PWM调制;
在一个开关周期的负半周期,所述第二驱动信号驱动所述第二开关器件以设定占空比工作,所述第三驱动信号驱动所述第三开关器件以设定占空比工作。
进一步地,所述左边桥臂包括第一开关器件和第二开关器件,所述右边桥臂包括第三开关器件和第四开关器件,所述驱动电路提供第一驱动信号给所述第一开关器件,提供第二驱动信号给所述第二开关器件,提供第三驱动信号给所述第三开关器件,提供第四驱动信号给所述第四开关器件,且所述逆变电路的等效电压传输增益小于0.5:所述第四驱动信号驱动所述第四开关器件处于断开状态;
在一个开关周期的正半周期,所述第一驱动信号驱动所述第一开关器件以设定占空比工作;
在一个开关周期的负半周期,所述第二驱动信号驱动所述第二开关器件以设定占空比工作,所述第三驱动信号驱动所述第三开关器件进行PWM调制。
根据本申请的又一方面,提出一种串联谐振变换器的控制方法,所述串联谐振变换器包括逆变电路,所述逆变电路包括左边桥臂和右边桥臂,所述左边桥臂和右边桥臂分别包含两个开关器件,所述控制方法包括:
为所述逆变电路的开关器件提供驱动信号,所述驱动信号驱动开关器件进行周期性导通或断开,所述周期性调制至少包括第一开关周期和第二开关周期,其中,
在第一开关周期的正半周期,所述驱动电路驱动所述左边桥臂的一个开关器件进行PWM调制,驱动所述右边桥臂的两个开关器件以设定占空比工作;
在第一开关周期的负半周期,所述驱动电路驱动所述左边桥臂和右边桥臂的开关器件,使所述串联谐振变换器工作在自由振荡模式;
在第二开关周期的正半周期,所述驱动电路驱动所述左边桥臂的两个开关器件以设定占空比工作,驱动所述右边桥臂的一个开关器件进行PWM调制;
在第二开关周期的负半周期,所述驱动电路驱动开关器件,使所述串联谐振变换器工作在自由振荡模式。
进一步地,所述左边桥臂包括第一开关器件和第二开关器件,所述右边桥臂包括第三开关器件和第四开关器件,且提供第一驱动信号给所述第一开关器件,提供第二驱动信号给所述第二开关器件,提供第三驱动信号给所述第三开关器件,提供第四驱动信号给所述第四开关器件,其中,
在第一开关周期的正半周期,所述第一驱动信号驱动所述第一开关器件进行PWM调制,所述第四驱动信号驱动所述第四开关器件以设定占空比工作;
在第一开关周期的负半周期,所述第二驱动信号驱动所述第二开关器件以设定占空比工作,所述第三驱动信号驱动所述第三开关器件以设定占空比工作;
在第二开关周期的正半周期,所述第一驱动信号驱动所述第一开关器件以设定占空比工作,所述第四驱动信号驱动所述第四开关器件进行PWM调制;
在第二开关周期的负半周期,所述第二驱动信号驱动所述第二开关器件以设定占空比工作,所述第三驱动信号驱动所述第三开关器件以设定占空比工作。
进一步地,所述左边桥臂包括第一开关器件和第二开关器件,所述右边桥臂包括第三开关器件和第四开关器件,且提供第一驱动信号给所述第一开关器件,提供第二驱动信号给所述第二开关器件,提供第三驱动信号给所述第三开关器件,提供第四驱动信号给所述第四开关器件,其中:所述第一驱动信号驱动所述第一开关器件处于断开状态;
在第一开关周期的正半周期,所述第四驱动信号驱动所述第四开关器件以设定占空比工作;
在第一开关周期的负半周期,所述第二驱动信号驱动所述第二开关器件进行PWM调制,所述第三驱动信号驱动所述第三开关器件以设定占空比工作;
在第二开关周期的正半周期,所述第四驱动信号驱动所述第四开关器件以设定占空比工作;
在第二开关周期的负半周期,所述第二驱动信号驱动所述第二开关器件以设定占空比工作,所述第三驱动信号驱动所述第三开关器件进行PWM调制。
进一步地,所述设定占空比为50%。
与现有技术相比,本申请串联谐振变换器的控制方法在一个开关周期中,只在开关周期的正半周期或负半周期通过驱动信号对开关器件进行PWM调制;而在另一个半周期,串联谐振电路通过驱动信号控制开关器件工作在自由振荡模式,通过如上方式使得谐振变换器的电路中不存在,同时断开损耗又比其减小接近一半,从而可以大幅减小IGBT的发热,保证逆变电路安全可靠的工作于相对较高的开关频率。
附图说明
图1A为本申请一实施例的基于串联谐振变换器的X射线高压发生器的电路图;
图1B为本申请另一实施例的基于串联谐振变换器的X射线高压发生器的电路图;
图2是本申请实施例1的串联谐振逆变器的调制波形图;
图3是本申请实施例2的串联谐振逆变器的调制波形图;
图4是本申请实施例3的串联谐振逆变器的调制波形图;
图5是本申请实施例4的串联谐振逆变器的调制波形图;
图6是本申请实施例5的串联谐振逆变器的调制波形图;
图7是本申请实施例6的串联谐振逆变器的调制波形图。
具体实施方式
为让本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂,以下结合附图对本申请的具体实施方式作详细说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请,但是本申请还可以采用其它不同于在此描述的其它方式来实施,因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。
本申请的实施例描述X射线高压发生器的串联谐振逆变电路。X射线高压发生器可以应用在例如X射线治疗设备、X射线诊断设备、X射线计算机体层摄影设备(CT)、正电子发射计算机断层显像(PET-CT)等设备中,但并不以此为限。
图1A是本申请一实施例的基于串联谐振变换器的X射线高压发生器的串联谐振逆变器的电路图。如参考图1a所示,本实施例的X射线高压发生器的串联谐振逆变器包括逆变电路11、串联谐振电路12、变压器Tr和倍压整流电路13,逆变电路可控制谐振腔内的电流iLs,倍压整流电路13的输出电流iand和icath可分别为高压发生器的阳极和阴极提供电流,且X射线高压发生器包括用于控制串联谐振变换器的控制电路。进一步地,变压器Tr和倍压整流电路13中包含的变压器采用阴阳极分立结构。
需要说明的是,串联谐振逆变电路的等效电压传输增益可通过驱动信号的占空比表征,也可通过串联谐振逆变电路的输入、输出电压的比值确定。在一个实施例中,当逆变电路中一个桥臂的电压占空比小于50%,则逆变电路等效电压传输增益M<0.5;当逆变电路中一个桥臂的电压占空比大于50%,则逆变电路等效电压传输增益M>0.5。在另一实施例中,当串联谐振逆变电路的输出电压与输入电压比值小于0.5,则逆变电路等效电压传输增益M<0.5;当串联谐振逆变电路的输出电压与输入电压比值大于0.5,则逆变电路等效电压传输增益M>0.5。
图1B是本申请另一实施例的基于串联谐振变换器的X射线高压发生器的串联谐振逆变器的电路图。与上述基于串联谐振变换器的X射线高压发生器的串联谐振逆变器的电路图的区别在于,变压器Tr和倍压整流电路13中的变压器采用阴阳极集成式结构。
控制电路包括驱动电路14,逆变电路中包括一个或多个开关器件,驱动电路14为逆变电路11的开关器件提供驱动信号,该驱动信号用于驱动开关器件进行周期性导通或断开。
当开关器件处于导通状态时,该开关器件能够承受高的正向电流,趋向于无穷大;正向导通压降足够低,趋向于零;导通电阻足够低,趋向于零,导通损耗也趋向于零。当开关器件处于状态时,开关器件能够承受高的正向与反向电压,趋向于无穷大;断态(断开)漏电流足够低,趋向于零;关断电阻足够高,趋向于无穷大,关断损耗趋向于零。
在此实施例中,逆变电路11包括第一开关器件Q1、第二开关器件Q2、第三开关器件Q3和第四开关器件Q4。第一开关器件Q1和第二开关器件Q2组成左边桥臂(超前桥臂),左边桥臂的桥臂中点A作为逆变电路11的第一输出端。第三开关器件Q3和第四开关器件Q4组成右边桥臂(滞后桥臂),右边桥臂的桥臂中点B作为逆变电路11的第二输出端。
第一开关器件Q1至第四开关器件Q4可以是绝缘栅双极型晶体管(Insulated GateBipolar Transistor,IGBT)、双极型三极管(Bipolar Junction Transistor,BJT)或绝缘栅型场效应管(Insulated Gate Field Effect Transistor,IGFET)等。在此实施例中,开关器件选择IGBT。第一开关器件Q1的集电极连接电源Vin的正端,发射极连接桥臂中点A。第二开关器件Q2的集电极连接桥臂中点A,发射极连接电源Vin的负端。第三开关器件Q3的集电极连接电源Vin的正端,发射极连接桥臂中点B。第四开关器件Q4的集电极连接桥臂中点A,发射极连接电源Vin的负端。各个开关器件Q1-Q4分别具有寄生二极管D1-D4
串联谐振电路12包括谐振腔,并连接逆变电路11的第一输出端A。可选地,串联谐振电路12可包括电感Ls和电容Cs。
变压器Tr连接串联谐振电路12以及逆变电路11的第二输出端B。变压器Tr具有寄生电感Llk和寄生电容Cw
驱动电路14提供第一驱动信号S1给第一开关器件Q1,提供第二驱动信号S2给第二开关器件Q2,提供第三驱动信号S3给第三开关器件Q3,提供第四驱动信号Q4给第四开关器件Q4,从而使得逆变电路在一个开关周期只在正半周期或负半周期进行一次PWM动作,而另一半周期串联谐振电路工作在自由振荡模式。在一个实施例中,驱动电路提供驱动信号驱动逆变电路在一个开关周期的正半周期进行PWM调制;而在负半周期,驱动信号驱动逆变电路工作在自由振荡模式。在另一个实施例中,驱动电路提供驱动信号驱动逆变电路在一个开关周期的正半周期工作在自由振荡模式;而在负半周期,驱动信号驱动逆变电路进行PWM调制。可选地,上述调制模式可周期性进行或两种实施例所涉及的调制方式交替进行。
实施例1
在此实施例中,驱动信号用于驱动开关器件进行周期性调制(驱动开关器件进行周期性导通或断开),且周期性调制至少包括一个开关周期,在每个开关周期内逆变电路仅一个开关器件存在一个硬关断。在一个开关周期的正半周期,驱动电路14驱动左边桥臂的一个开关器件进行PWM调制,驱动右边桥臂的两个开关器件以设定占空比工作;在一个开关周期的负半周期,驱动电路14驱动开关器件,使串联谐振变换器工作在自由振荡模式。需要说明的是,在本申请中“正半周期”也可称之为“前半周期”,“负半周期”也可称之为“后半周期”。需要说明的是,驱动信号为高电平时,开关器件导通,驱动信号为低电平时,开关器件断开,即驱动信号与开关器官的动作保持一致。因此,在本申请中,开关周期可指代驱动信号的周期,也可表示开关器件周期性的导通或断开。
在串联谐振逆变电路等效电压传输增益M>0.5时,可控制左边桥臂的第一开关器件Q1工作在PWM模式,并且一个开关周期只在正半周进行一次PWM动作,控制左边桥臂的第二开关器件Q2在一个开关周期的负半周以50%的固定占空比工作;属于右边桥臂的第三开关器件、第四开关器件都以50%占空比互补工作,仅保留一定的死区时间以避免直通。图2是本申请实施例1的串联谐振逆变器的调制波形图,串联谐振逆变器对应的电路可对应附图1,其中:横轴表示时间(单位为s);纵轴从上到下表示为驱动信号S1、S2、S3和S4的电压波形,A与B之间的电压差VAB,流过谐振腔的电流iLs。需要说明的是,在此实施例中,逆变电路中左边桥臂的占空比大于50%,对应串联谐振逆变电路等效电压传输增益M>0.5。
如参考图2所示,在一个开关周期的正半周期,第一驱动信号S1驱动第一开关器件Q1进行PWM调制,第四驱动信号S4驱动第四开关器件Q4以设定占空比工作:
在正半周期的一段时间内:驱动信号驱动开关器件Q1、Q4同时导通,开关器件Q2、Q3处于断开状态,输入电压Vin、开关器件Q1、谐振腔、开关器件Q4串联组成回路,A、B两点的电压VAB为高电平(与设定电压的方向相同),由逆变电路51输出的逆变电流或流过谐振腔的电流iLs逐渐增大(谐振腔中的电流方向与预定电流方向相同);
之后,仅Q4导通,Q1、Q2、Q3同时处于断开状态,谐振腔、开关器件Q4、第二二极管D2串联组成回路,A、B两点的电压VAB为零电平,且谐振腔串联电感放电,流过谐振腔的电流iLs逐渐减小,直至减小至零,在此过程中电路中存在一次关断损耗即Q1在高电流时的硬关断;
之后,仅Q4导通,Q1、Q2、Q3同时处于断开状态,Q1、Q2、Q3、Q4同时处于断开状态,谐振腔中电容Cs两端电压为零,A、B两点的电压VAB为零电平,此时未有谐振腔流过电流,Q4关断时的关断损耗为零,不存在开关器件的硬关断。
在一个开关周期的负半周期,第二驱动信号驱动第二开关器件以设定占空比工作,第三驱动信号驱动第三开关器件以设定占空比工作:
在负半周期的一段时间内,驱动信号驱动开关器件Q2、Q3同时导通,开关器件Q1、Q4处于断开状态,输入电压Vin、开关器件Q3、谐振腔、开关器件Q2串联组成回路,A、B两点的电压VAB为高电平(但与规定的方向相反),谐振腔工作在自由振荡模式。在此实施例中,自由振荡模式指由逆变器输出的逆变电流或流过谐振腔的电流先逐渐增大至峰值位置(谐振腔中的电流方向与预定电流方向相反),然后由逆变器输出的逆变电流或流过谐振腔的电流再由峰值逐渐减小。
之后,当逆变器输出的逆变电流或流过谐振腔的电流减小至零时,开关器件Q2、Q3同时处于断开状态(在下半周期内,不存在开关器件的硬关断),同时开关器件Q1和Q4同时打开,逆变电路的调制进入下一个周期。在此实施例中,下一个周期各开关器件的工作状态与上述描述一致。
需要说明的是,当同一开关周期的负半周串联谐振电路工作在输入源激励下的自由谐振模式,为保证在谐振腔电流处于零时刻进行开关动作,应满足开关频率fs等于串联谐振频率fr,此时开关损耗也较小。此外,在整个开关周期内,仅存在一次开关器件硬关断,有效减小IGBT的开关损耗。
实施例2
根据本实施例,驱动信号用于驱动开关器件进行周期性导通或断开,且开关器件进行周期性导通或断开至少包括一个开关周期,在该开关周期内仅一个开关器件存在一个硬关断。在一个开关周期的正半周期,驱动电路14驱动左边桥臂的一个开关器件进行PWM调制,驱动右边桥臂的两个开关器件以设定占空比工作;在一个开关周期的负半周期,驱动电路14驱动开关器件,使串联谐振变换器工作在自由振荡模式。
在逆变电路等效电压传输增益M<0.5时,可控制左边桥臂的第一开关器件Q1一直处于关断状态,控制左边桥臂的第二开关器件Q2工作在PWM模式,并且一个开关周期只在负半周进行一次PWM动作;控制右边桥臂的第三开关器件Q3和第四开关器件Q4仍都已50%占空比互补工作,仅保留一定的死区以避免直通。图3是本申请实施例2的串联谐振逆变器的调制波形图,其中:横轴表示时间(单位为s);纵轴从上到下表示为驱动信号S1、S2、S3和S4的电压波形,A与B之间的电压差VAB,流过谐振腔的电流iLs,串联谐振逆变器对应的电路可对应附图1。需要说明的是,在此实施例中,逆变电路中左边桥臂的占空比小于50%,对应串联谐振逆变电路等效电压传输增益M<0.5。
如图3所示,第一驱动信号S1驱动第一开关器件Q1处于断开状态,且在一个开关周期的正半周期,第四驱动信号S4驱动第四开关器件Q4以设定占空比工作,在此实施例中设定占空比为50%:
在正半周期初始时刻,第四驱动信号S4驱动第四开关器件Q4导通,开关器件Q2、Q3断开,且开关器件Q1一直处于截止状态。Q2、Q3断开瞬间,谐振腔内包含的电感元件为电路中的电流突变会产生较大的感应电动势,因此在正半周期初始时刻会在A、B两端会产生电压突变,A、B两点的电压VAB为高电平。此时,谐振腔、D1、Vin和Q4可组成串联回路;与此同时,谐振腔内电感元件产生的电动势可被Vin抵消,使得谐振腔的电流iLs迅速减小为零。随后一段时间内,串联谐振变换器工作在自由振荡模式,谐振腔的电流iLs正弦波形变化。需要说明的是,在正半周期中,仅存在Q2在较高电流的硬关断。
在负半周期初始时刻,S4驱动Q4断开,S3驱动Q3导通。此时,谐振腔中还有部分电流,谐振腔内包含的电感元件由于电路中的电流突变会产生较大的感应电动势(阻止正向电流的减小),A、B两点的电压VAB同样为高电平,但与规定的方向相反。此时,谐振腔、D1、Vin和D4可组成串联回路;与此同时,谐振腔内电感元件产生的电动势可与Vin串联,使得谐振腔的电流iLs缓慢减小为零。随后一段时间内,仅Q3导通,谐振腔的电流iLs保持为零状态。
在负半周期的后续一段时间内,S3继续驱动Q3保持导通状态,S2驱动Q2导通,Q4和Q1继续保持断开状态,此时Vin、Q3、谐振腔、Q2组成串联回路,此时A、B两点的电压VAB同样为高电平,但与规定的方向相反。串联谐振变换器工作在串联振荡模式,谐振腔的电流iLs正弦波形变化。在此实施例中,下一个周期各开关器件的工作状态与上述描述一致。
本实施例中,左边桥臂的Q1一直处于关断状态,Q2则工作在PWM模式,并且一个开关周期只在负半周进行一次PWM动作;右边桥臂的两个开关器件仍都以50%占空比互补工作,仅保留一定的死区以避免直通。这样,在同一开关周期的正半周串联谐振电路工作在自由谐振模式,负半周则工作在输入源激励下的串联谐振模式,通过使开关器件的开关频率fs略大于串联谐振逆变电路的串联谐振频率fr,可以保证较小的开关损耗。
实施例3
在此实施例中,驱动信号用于驱动开关器件进行周期性导通或断开,且开关器件进行周期性导通或断开至少包括一个开关周期,在此开关周期内仅一个开关器件存在一个硬关断。在一个开关周期的正半周期,驱动电路14驱动左边桥臂的两个开关器件以设定占空比工作,驱动右边桥臂的一个开关器件进行PWM调制;在一个开关周期的负半周期,驱动电路14驱动开关器件,使串联谐振变换器工作在自由振荡模式。需要说明的是,在本申请中“正半周期”也可称之为“前半周期”,“负半周期”也可称之为“后半周期”。
在逆变电路等效电压传输增益M>0.5时,可控制右边桥臂的第四开关器件Q4工作在PWM模式,并且一个开关周期只在正半周进行一次PWM动作,控制右边桥臂的第三开关器件Q3在一个开关周期的负半周以50%的固定占空比工作;属于左边桥臂的第一开关器件Q1、第二开关器件Q2都以50%占空比互补工作,仅保留一定的死区以避免直通。图4是本申请实施例3的串联谐振逆变器的调制波形图,串联谐振逆变器对应的电路可对应附图1。需要说明的是,在此实施例中,逆变电路中右边桥臂的占空比大于50%,对应串联谐振逆变电路等效电压传输增益M>0.5。
如参考图4所示,在一个开关周期的正半周期,第一驱动信号S1驱动第一开关器件Q1以设定占空比工作,在此实施例中设定占空比选择50%占空比,第四驱动信号S4驱动第四开关器件Q4进行PWM调制:
在正半周期的一段时间内:驱动信号驱动开关器件Q1、Q4同时导通,开关器件Q2、Q3处于断开状态,输入电压Vin、开关器件Q1、谐振腔、开关器件Q4串联组成回路,A、B两点的电压VAB为高电平(与设定电压的方向相同),由逆变电路输出的逆变电流或流过谐振腔的电流iLs逐渐增大(谐振腔中的电流方向与预定电流方向相同);
之后,仅Q1导通,Q2、Q3和Q4同时处于断开状态,谐振腔、开关器件Q1、第三二极管D3串联组成回路,A、B两点的电压VAB为零电平,且谐振腔串联电感放电,流过谐振腔的电流iLs逐渐减小,直至减小至零,在此过程中电路中存在一次关断损耗,即Q4在高电流时的硬关断;
之后,Q1继续保持导通,Q1、Q2、Q3同时保持处于断开状态,当Q1、Q2、Q3、Q4同时处于断开状态,谐振腔中电容Cs两端电压为零,A、B两点的电压VAB为零电平,此时未有谐振腔流过电流,Q1关断时的关断损耗为零,不存在开关器件的硬关断。
在一个开关周期的负半周期,第二驱动信号S2驱动第二开关器件Q2以设定占空比工作,第三驱动信号S3驱动第三开关器件Q3以设定占空比工作:
在负半周期的一段时间内,驱动信号驱动开关器件Q2、Q3同时导通,开关器件Q1、Q4处于断开状态,输入电压Vin、开关器件Q3、谐振腔、开关器件Q2串联组成回路,A、B两点的电压VAB为高电平(但与规定的方向相反),谐振腔工作在自由振荡模式。在此实施例中,自由振荡模式指由逆变器输出的逆变电流或流过谐振腔的电流先逐渐增大至峰值位置(谐振腔中的电流方向与预定电流方向相反),然后由逆变器输出的逆变电流或流过谐振腔的电流再由峰值逐渐减小。
之后,当逆变器输出的逆变电流或流过谐振腔的电流减小至零时,开关器件Q2、Q3同时处于断开状态(在下半周期内,不存在开关器件的硬关断),同时开关器件Q1和Q4同时打开,逆变电路的调制进入下一个周期。在此实施例中,下一个周期各开关器件的工作状态与上述描述一致。
需要说明的是,当同一开关周期的负半周串联谐振电路工作在输入源激励下的自由谐振模式,为保证在谐振腔电流处于零时刻进行开关动作,应满足开关频率fs等于串联谐振频率fr,此时开关损耗也较小。此外,在整个开关周期内,仅存在一次开关器件硬关断,有效减小IGBT的开关损耗。
实施例4
根据本实施例,驱动信号用于驱动开关器件进行周期性导通或断开,且开关器件进行周期性导通或断开至少包括一个开关周期,在此开关周期内仅一个开关器件存在一个硬关断。在一个开关周期的正半周期,驱动电路14驱动左边桥臂的两个开关器件以设定占空比工作,驱动右边桥臂的一个开关器件进行PWM调制;在一个开关周期的负半周期,驱动电路14驱动开关器件,使串联谐振变换器工作在自由振荡模式。需要说明的是,在本申请中“正半周期”也可称之为“前半周期”,“负半周期”也可称之为“后半周期”。
在逆变电路等效电压传输增益M<0.5时,可控制右边桥臂的第四开关器件Q4一直处于关断状态,控制右边桥臂的第三开关器件Q3工作在PWM模式,并且一个开关周期只在负半周进行一次PWM动作;控制左边桥臂的第一开关器件Q1和第二开关器件Q2仍都已50%占空比互补工作,仅保留一定的死区以避免直通。图5是本申请实施例4的串联谐振逆变器的调制波形图,其中:横轴表示时间(单位为s);纵轴从上到下表示为驱动信号S1、S2、S3和S4的电压波形,A与B之间的电压差VAB,流过谐振腔的电流iLs,串联谐振逆变器对应的电路可对应附图1。需要说明的是,在此实施例中,逆变电路中右边桥臂的占空比小于50%,对应串联谐振逆变电路等效电压传输增益M<0.5。
如图5所示,第四驱动信号S4驱动第四开关器件Q4处于断开状态,且在一个开关周期的正半周期,第一驱动信号S1驱动第四开关器件Q1以设定占空比工作,在此实施例中设定占空比为50%:
在正半周期初始时刻,第一驱动信号S1驱动第一开关器件Q1导通,开关器件Q2、Q3断开,且开关器件Q4一直处于截止状态。Q2、Q3断开瞬间,谐振腔内包含的电感元件为电路中的电流突变会产生较大的感应电动势,因此在正半周期初始时刻会在A、B两端会产生电压突变,A、B两点的电压VAB为高电平。此时,谐振腔、Q1、Vin和D4可组成串联回路;与此同时,谐振腔内电感元件产生的电动势可被Vin抵消,使得谐振腔的电流iLs迅速减小为零。随后一段时间内,串联谐振变换器工作在自由振荡模式,谐振腔的电流iLs正弦波形变化。
在负半周期初始时刻,S1驱动Q1断开,S2驱动Q2导通。此时,谐振腔中还有部分电流,谐振腔内包含的电感元件由于电路中的电流突变会产生较大的感应电动势(阻止正向电流的减小),A、B两点的电压VAB同样为高电平,但与规定的方向相反。此时,谐振腔、D1、Vin和D4可组成串联回路;与此同时,谐振腔内电感元件产生的电动势可与Vin串联,使得谐振腔的电流iLs缓慢减小为零。随后一段时间内,仅Q2导通,谐振腔的电流iLs保持为零状态。
在负半周期的后续一段时间内,S2继续驱动Q2保持导通状态,S3驱动Q3导通,Q4和Q1继续保持断开状态,此时Vin、Q3、谐振腔、Q2组成串联回路,此时A、B两点的电压VAB同样为高电平,但与规定的方向相反。串联谐振变换器工作在串联振荡模式,谐振腔的电流iLs正弦波形变化。在此实施例中,下一个周期各开关器件的工作状态与上述描述一致。
本实施例中,右边桥臂的Q4一直处于关断状态,Q3则工作在PWM模式,并且一个开关周期只在负半周进行一次PWM动作;左边桥臂的两个开关器件仍都以50%占空比互补工作,仅保留一定的死区以避免直通。这样,在同一开关周期的正半周串联谐振电路工作在自由谐振模式,负半周则工作在输入源激励下的串联谐振模式,通过使开关器件的开关频率fs略大于串联谐振逆变电路的串联谐振频率fr,仅在正半周期存在Q3在较高电流的硬关断,可以保证较小的开关损耗。
实施例5
在此实施例中,驱动信号用于驱动开关器件进行周期性导通或断开,且开关器件进行周期性导通或断开至少包括两个开关周期,且每个开关周期内仅存在一个开关器件的硬关断。驱动电路14可提供驱动信号驱动逆变电路11进行周期性调制,串联谐振逆变电路等效电压传输增益M>0.5,该周期性调制可包括第一开关周期和第二开关周期,其中;
在第一开关周期的正半周期,驱动电路14驱动左边桥臂的一个开关器件进行PWM调制,驱动右边桥臂的两个开关器件以设定占空比工作;在第一开关周期的负半周期,驱动电路14驱动开关器件/逆变电路11,使串联谐振变换器工作在自由振荡模式。
在第二开关周期的正半周期,驱动电路14驱动左边桥臂的两个开关器件以设定占空比工作,驱动右边桥臂的一个开关器件进行PWM调制;在第二开关周期的负半周期,驱动电路14驱动开关器件,使串联谐振变换器工作在自由振荡模式。
在此实施例中,如图1所示,逆变电路11的左边桥臂包括第一开关器件Q1和第二开关器件Q2,右边桥臂包括第三开关器件Q3和第四开关器件Q4,且提供第一驱动信号S1给第一开关器件Q1,提供第二驱动信号S2给第二开关器件Q2,提供第三驱动信号S3给第三开关器件Q3,提供第四驱动信号S4给第四开关器件Q4,上述多个驱动信号驱动逆变电路11中的开关器件进行周期性导通或断开。图6是本申请实施例5的串联谐振逆变器的调制波形图,驱动过程如下:
在第一开关周期的正半周期,第一驱动信号S1驱动第一开关器件Q1进行PWM调制,第四驱动信号S4驱动第四开关器件Q4以设定占空比工作。各电子元件的工作状态为:在正半周期的一段时间内,驱动信号驱动开关器件Q1、Q4同时导通,开关器件Q2、Q3处于断开状态,输入电压Vin、开关器件Q1、谐振腔、开关器件Q4串联组成回路,A、B两点的电压VAB为高电平(与设定电压的方向相同),由逆变电路输出的逆变电流或流过谐振腔的电流iLs逐渐增大(谐振腔中的电流方向与预定电流方向相同);之后,仅Q4导通,Q1、Q2、Q3同时处于断开状态,谐振腔、开关器件Q4、第二二极管D2串联组成回路,A、B两点的电压VAB为零电平,且谐振腔串联电感放电,流过谐振腔的电流iLs逐渐减小,直至减小至零,在此过程中电路中存在一次关断损耗,即Q1在高电流时的硬关断;
之后,Q4由导通变为断开/截止状态,Q1、Q2、Q3、Q4同时处于断开状态,谐振腔中电容Cs两端电压为零,A、B两点的电压VAB为零电平,此时未有谐振腔流过电流,Q4关断时的关断损耗为零,不存在开关器件的硬关断。
在第一开关周期的负半周期,第二驱动信号驱动第二开关器件以设定占空比工作,第三驱动信号驱动第三开关器件以设定占空比工作。各电子元件的工作状态为:在负半周期的一段时间内,驱动信号驱动开关器件Q2、Q3同时导通,开关器件Q1、Q4处于断开状态,输入电压Vin、开关器件Q3、谐振腔、开关器件Q2串联组成回路,A、B两点的电压VA,B为高电平(但与规定的方向相反),谐振腔工作在自由振荡模式,自由振荡模式下由逆变器输出的逆变电流或流过谐振腔的电流先逐渐增大至峰值位置(谐振腔中的电流方向与预定电流方向相反),然后由逆变器输出的逆变电流或流过谐振腔的电流再由峰值逐渐减小;之后,当逆变器输出的逆变电流或流过谐振腔的电流减小至零时,开关器件Q2、Q3同时处于断开状态,不存在开关器件的硬关断。
在第二开关周期的正半周期,第一驱动信号驱动第一开关器件以设定占空比工作,第四驱动信号驱动第四开关器件进行PWM调制。各电子元件的工作状态为:在正半周期的一段时间内,驱动信号驱动开关器件Q1、Q4同时导通,开关器件Q2、Q3处于断开状态,输入电压Vin、开关器件Q1、谐振腔、开关器件Q4串联组成回路,A、B两点的电压VAB为高电平,由逆变电路51输出的逆变电流或流过谐振腔的电流iLs逐渐增大;之后,仅Q1导通,Q2、Q3和Q4同时处于断开状态,谐振腔、开关器件Q1、第三二极管D3串联组成回路,A、B两点的电压VAB为零电平,且谐振腔串联电感放电,流过谐振腔的电流iLs逐渐减小,直至减小至零,在此过程中电路中存在一次关断损耗,即Q4在高电流时的硬关断;
之后,当Q1由导通状态转化为断开状态,Q1、Q2、Q3、Q4同时处于断开状态,谐振腔中电容Cs两端电压为零,A、B两点的电压VAB为零电平,此时未有谐振腔流过电流,Q1关断时的关断损耗为零,不存在开关器件的硬关断。
在第二开关周期的负半周期,第二驱动信号S2驱动第二开关器件Q2以设定占空比工作,第三驱动信号S3驱动第三开关器件Q3以设定占空比工作。各电子元件的工作状态为:在负半周期的一段时间内,驱动信号驱动开关器件Q2、Q3同时导通,开关器件Q1、Q4处于断开状态,输入电压Vin、开关器件Q3、谐振腔、开关器件Q2串联组成回路,A、B两点的电压VAB为高电平,谐振腔工作在自由振荡模式,自由振荡模式下由逆变器输出的逆变电流或流过谐振腔的电流先逐渐增大至峰值位置,然后由逆变器输出的逆变电流或流过谐振腔的电流再由峰值逐渐减小;之后,当逆变器输出的逆变电流或流过谐振腔的电流减小至零时,开关器件Q2、Q3同时处于断开状态。
当然,驱动信号驱动逆变电路的周期性调制还可包括第三开关周期、第五开关周期、…、第(2n-1)开关周期等多个奇数开关周期,以及第四开关周期、第六开关周期、…、第(2n)开关周期等多个偶数开关周期,n为正整数。在一个实施例中,在所有奇数开关周期内,各电子元件的动作与实施例5的第一开关周期动作相同;在所有偶数开关周期内,各电子元件的动作与实施例5的第一开关周期或第二开关周期动作相同。在另一个实施例中,在所有奇数开关周期内,各电子元件的动作与本实施例的第一开关周期动作或第二开关周期动作相同;在所有偶数开关周期内,各电子元件的动作与本实施例的第二开关周期动作相同。需要说明的是,本实施例中,关断损耗在左右两个桥臂均匀分配,对于采用半桥模块作为开关器件的场合,可以显著减小开关器件的温升。
实施例6
在此实施例中,驱动电路14可提供驱动信号驱动逆变电路11进行周期性调制,串联谐振逆变电路等效电压传输增益M<0.5,该周期性调制可包括第一开关周期和第二开关周期,且第一开关周期和第二开关周期分别存在一个开关器件的硬关断,第一驱动信号S1驱动第一开关器件处于断开状态,并且:
在第一开关周期的正半周期,第四驱动信号S4驱动第四开关器件Q4以设定占空比工作;在第一开关周期的负半周期,第二驱动信号S2驱动第二开关器件Q2进行PWM调制,第三驱动信号S3驱动第三开关器件Q3以设定占空比工作。
在第二开关周期的正半周期,第四驱动信号S4驱动第四开关器件Q4以设定占空比工作;在第二开关周期的负半周期,第二驱动信号S2驱动第二开关器件Q2以设定占空比工作,第三驱动信号S3驱动第三开关器件Q3进行PWM调制。
需要说明的是,在上述周期性调制过程中,第一周期的调制仅有开关器件Q3在较高电流处存在关断损耗;第二周期的调制仅有开关器件Q2在较高电流处存在关断损耗。当然,驱动信号驱动逆变电路的周期性调制还可包括其他调制周期,且其他调制周期与上述第一或第二周期相同,关断损耗在左右两个桥臂均匀分配,对于采用半桥模块作为开关器件的场合,可以显著减小开关器件的温升。
虽然本申请已参照当前的具体实施例来描述,但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到,以上的实施例仅是用来说明本申请,在没有脱离本申请精神的情况下还可作出各种等效的变化或替换,因此,只要在本申请的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本申请的权利要求书的范围内。

Claims (10)

1.一种串联谐振变换器的控制电路,所述串联谐振变换器包括逆变电路,所述逆变电路包括左边桥臂和右边桥臂,所述左边桥臂和所述右边桥臂分别包含两个开关器件,其特征在于,所述控制电路包括:
驱动电路,为所述逆变电路的开关器件提供驱动信号,所述驱动信号用于对所述开关器件进行周期性调制,所述周期性调制至少包括一个开关周期,且在所述一个开关周期内所述逆变电路的开关器件存在一次硬关断,其中,
在一个开关周期的正半周期,所述驱动电路驱动所述左边桥臂的一个开关器件进行PWM调制,驱动所述右边桥臂的两个开关器件以设定占空比工作;
在一个开关周期的负半周期,所述驱动电路驱动所述左边桥臂和右边桥臂的开关器件,使所述串联谐振变换器工作在自由振荡模式。
2.根据权利要求1所述的串联谐振变换器的控制电路,其特征在于,所述左边桥臂包括第一开关器件和第二开关器件,所述右边桥臂包括第三开关器件和第四开关器件,所述驱动电路提供第一驱动信号给所述第一开关器件,提供第二驱动信号给所述第二开关器件,提供第三驱动信号给所述第三开关器件,提供第四驱动信号给所述第四开关器件,且所述逆变电路的等效电压传输增益大于0.5:
在一个开关周期的正半周期,所述第一驱动信号驱动所述第一开关器件进行PWM调制,所述第四驱动信号驱动所述第四开关器件以设定占空比工作;
在一个开关周期的负半周期,所述第二驱动信号驱动所述第二开关器件以设定占空比工作,所述第三驱动信号驱动所述第三开关器件以设定占空比工作。
3.根据权利要求1所述的串联谐振变换器的控制电路,其特征在于,所述左边桥臂包括第一开关器件和第二开关器件,所述右边桥臂包括第三开关器件和第四开关器件,所述驱动电路提供第一驱动信号给所述第一开关器件,提供第二驱动信号给所述第二开关器件,提供第三驱动信号给所述第三开关器件,提供第四驱动信号给所述第四开关器件,且所述逆变电路的等效电压传输增益小于0.5:所述第一驱动信号驱动所述第一开关器件处于断开状态;
在一个开关周期的正半周期,所述第四驱动信号驱动所述第四开关器件以设定占空比工作;
在一个开关周期的负半周期,所述第二驱动信号驱动所述第二开关器件进行PWM调制,所述第三驱动信号驱动所述第三开关器件以设定占空比工作。
4.一种串联谐振变换器的控制电路,所述串联谐振变换器包括逆变电路,所述逆变电路包括左边桥臂和右边桥臂,所述左边桥臂和所述右边桥臂分别包含两个开关器件,其特征在于,所述控制电路包括:
驱动电路,为所述逆变电路的开关器件提供驱动信号,所述驱动信号用于对所述开关器件进行周期性调制,所述周期性调制至少包括一个开关周期,且在所述一个开关周期内所述逆变电路的开关器件存在一次硬关断,其中,
在一个开关周期的正半周期,所述驱动电路驱动所述左边桥臂的两个开关器件以设定占空比工作,驱动所述右边桥臂的一个开关器件进行PWM调制;
在一个开关周期的负半周期,所述驱动电路驱动所述左边桥臂和右边桥臂的开关器件,使所述串联谐振变换器工作在自由振荡模式。
5.根据权利要求4所述的串联谐振变换器的控制电路,其特征在于,所述左边桥臂包括第一开关器件和第二开关器件,所述右边桥臂包括第三开关器件和第四开关器件,所述驱动电路提供第一驱动信号给所述第一开关器件,提供第二驱动信号给所述第二开关器件,提供第三驱动信号给所述第三开关器件,提供第四驱动信号给所述第四开关器件,且所述逆变电路的等效电压传输增益大于0.5:
在一个开关周期的正半周期,所述第一驱动信号驱动所述第一开关器件以设定占空比工作,所述第四驱动信号驱动所述第四开关器件进行PWM调制;
在一个开关周期的负半周期,所述第二驱动信号驱动所述第二开关器件以设定占空比工作,所述第三驱动信号驱动所述第三开关器件以设定占空比工作。
6.根据权利要求4所述的串联谐振变换器的控制电路,其特征在于,所述左边桥臂包括第一开关器件和第二开关器件,所述右边桥臂包括第三开关器件和第四开关器件,所述驱动电路提供第一驱动信号给所述第一开关器件,提供第二驱动信号给所述第二开关器件,提供第三驱动信号给所述第三开关器件,提供第四驱动信号给所述第四开关器件,且所述逆变电路的等效电压传输增益小于0.5:所述第四驱动信号驱动所述第四开关器件处于断开状态;
在一个开关周期的正半周期,所述第一驱动信号驱动所述第一开关器件以设定占空比工作;
在一个开关周期的负半周期,所述第二驱动信号驱动所述第二开关器件以设定占空比工作,所述第三驱动信号驱动所述第三开关器件进行PWM调制。
7.一种串联谐振变换器的控制方法,所述串联谐振变换器包括逆变电路,所述逆变电路包括左边桥臂和右边桥臂,所述左边桥臂和右边桥臂分别包含两个开关器件,其特征在于,所述控制方法包括:
为所述逆变电路的开关器件提供驱动信号,所述驱动信号驱动开关器件进行周期性导通或断开,所述周期性调制至少包括第一开关周期和第二开关周期,其中,
在第一开关周期的正半周期,所述驱动电路驱动所述左边桥臂的一个开关器件进行PWM调制,驱动所述右边桥臂的两个开关器件以设定占空比工作;
在第一开关周期的负半周期,所述驱动电路驱动所述左边桥臂和右边桥臂的开关器件,使所述串联谐振变换器工作在自由振荡模式;
在第二开关周期的正半周期,所述驱动电路驱动所述左边桥臂的两个开关器件以设定占空比工作,驱动所述右边桥臂的一个开关器件进行PWM调制;
在第二开关周期的负半周期,所述驱动电路驱动开关器件,使所述串联谐振变换器工作在自由振荡模式。
8.根据权利要求7所述的串联谐振变换器的控制方法,其特征在于,所述左边桥臂包括第一开关器件和第二开关器件,所述右边桥臂包括第三开关器件和第四开关器件,且提供第一驱动信号给所述第一开关器件,提供第二驱动信号给所述第二开关器件,提供第三驱动信号给所述第三开关器件,提供第四驱动信号给所述第四开关器件,其中,
在第一开关周期的正半周期,所述第一驱动信号驱动所述第一开关器件进行PWM调制,所述第四驱动信号驱动所述第四开关器件以设定占空比工作;
在第一开关周期的负半周期,所述第二驱动信号驱动所述第二开关器件以设定占空比工作,所述第三驱动信号驱动所述第三开关器件以设定占空比工作;
在第二开关周期的正半周期,所述第一驱动信号驱动所述第一开关器件以设定占空比工作,所述第四驱动信号驱动所述第四开关器件进行PWM调制;
在第二开关周期的负半周期,所述第二驱动信号驱动所述第二开关器件以设定占空比工作,所述第三驱动信号驱动所述第三开关器件以设定占空比工作。
9.根据权利要求7所述的串联谐振变换器的控制方法,其特征在于,所述左边桥臂包括第一开关器件和第二开关器件,所述右边桥臂包括第三开关器件和第四开关器件,且提供第一驱动信号给所述第一开关器件,提供第二驱动信号给所述第二开关器件,提供第三驱动信号给所述第三开关器件,提供第四驱动信号给所述第四开关器件,其中:所述第一驱动信号驱动所述第一开关器件处于断开状态;
在第一开关周期的正半周期,所述第四驱动信号驱动所述第四开关器件以设定占空比工作;
在第一开关周期的负半周期,所述第二驱动信号驱动所述第二开关器件进行PWM调制,所述第三驱动信号驱动所述第三开关器件以设定占空比工作;
在第二开关周期的正半周期,所述第四驱动信号驱动所述第四开关器件以设定占空比工作;
在第二开关周期的负半周期,所述第二驱动信号驱动所述第二开关器件以设定占空比工作,所述第三驱动信号驱动所述第三开关器件进行PWM调制。
10.根据权利要求7-9任一项所述的串联谐振变换器的控制方法,其特征在于,所述设定占空比为50%。
CN201710188536.4A 2017-03-24 2017-03-27 串联谐振变换器的控制电路和控制方法 Active CN107070234B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2017101836688 2017-03-24
CN201710183668 2017-03-24

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107070234A CN107070234A (zh) 2017-08-18
CN107070234B true CN107070234B (zh) 2019-02-01

Family

ID=59618074

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710188536.4A Active CN107070234B (zh) 2017-03-24 2017-03-27 串联谐振变换器的控制电路和控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107070234B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108229038B (zh) * 2018-01-10 2021-05-25 西北核技术研究所 三电极场畸变气体开关的模型构建方法和导通过程模拟方法
CN112821769A (zh) * 2020-12-31 2021-05-18 深圳市科华恒盛科技有限公司 谐振电路的控制方法及终端设备
CN112994503B (zh) * 2021-04-30 2022-11-01 石家庄通合电子科技股份有限公司 单相全桥逆变器的spwm调制方法及终端设备

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101399498A (zh) * 2007-09-26 2009-04-01 华为技术有限公司 直流转换电源装置及改进直流转换电源装置的方法
CN103441692A (zh) * 2013-07-30 2013-12-11 东软飞利浦医疗设备***有限责任公司 串联谐振逆变器及其实现方法
JP5732431B2 (ja) * 2012-05-21 2015-06-10 オリジン電気株式会社 直列共振型コンバータシステム
CN106358354A (zh) * 2016-11-15 2017-01-25 上海联影医疗科技有限公司 X射线高压发生器、谐振变换器的控制电路和控制方法
CN106455278A (zh) * 2016-11-15 2017-02-22 上海联影医疗科技有限公司 X射线高压发生器、串联谐振变换器的控制电路和方法
JP2017055496A (ja) * 2015-09-07 2017-03-16 東洋電機製造株式会社 直列共振型電源装置の制御方法及び制御装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101399498A (zh) * 2007-09-26 2009-04-01 华为技术有限公司 直流转换电源装置及改进直流转换电源装置的方法
JP5732431B2 (ja) * 2012-05-21 2015-06-10 オリジン電気株式会社 直列共振型コンバータシステム
CN103441692A (zh) * 2013-07-30 2013-12-11 东软飞利浦医疗设备***有限责任公司 串联谐振逆变器及其实现方法
JP2017055496A (ja) * 2015-09-07 2017-03-16 東洋電機製造株式会社 直列共振型電源装置の制御方法及び制御装置
CN106358354A (zh) * 2016-11-15 2017-01-25 上海联影医疗科技有限公司 X射线高压发生器、谐振变换器的控制电路和控制方法
CN106455278A (zh) * 2016-11-15 2017-02-22 上海联影医疗科技有限公司 X射线高压发生器、串联谐振变换器的控制电路和方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN107070234A (zh) 2017-08-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100459393C (zh) 双向交流斩波器
CN107070234B (zh) 串联谐振变换器的控制电路和控制方法
CN104600998A (zh) 一种开关电源开关器件均匀发热的控制方法
CN108475992A (zh) 用于控制谐振转换器的控制电路和方法以及包括所述谐振转换器和所述控制电路的功率逆变器
CN106455278B (zh) X射线高压发生器、串联谐振变换器的控制电路和方法
CN102355152B (zh) 浮动电容混合三电平dc-ac逆变器控制方法
CN103457506A (zh) 一种宽输入单级双向升降压逆变器
CN104052307A (zh) 一种桥式模块化多电平双向开关电容交流-交流变换器
CN103595376A (zh) 压电驱动电路及其驱动方法
CN102647083B (zh) 一种升压型双向电压平衡变换器
CN103959627A (zh) 电能供应***
CN101552555B (zh) 降压式电压平衡变换器
CN103825455B (zh) 单电感双Buck全桥逆变器
CN106787756B (zh) 一种cl-ft-cl谐振直流变换器
CN109039123A (zh) 一种升压型七电平逆变器
CN105897024B (zh) 单相Cuk集成式升降压逆变器及控制方法、控制***
TWI743652B (zh) 具新型tt控制之零電壓電力逆變電路
CN116455253A (zh) 两相三线制逆变器及其调制方法
CN203800839U (zh) 一种自举驱动单极性spwm调制非隔离并网逆变电路
CN103683940A (zh) 一种直流-直流变换电路、装置和工作方法
CN112865562A (zh) 一种单相三开关管伪图腾柱式三电平整流器
Zhang et al. Multiple-step commutation scheme for avoiding high dv/dt in modular multilevel converter with 10 kV SiC MOSFETs
CN211151845U (zh) 一种裂相逆变电路
JP2010246314A (ja) ハーフブリッジ型dc/dcコンバータ
CN112217395B (zh) 零回流功率的双有源桥调制方法及变换器

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CP01 Change in the name or title of a patent holder

Address after: 201807 No. 2258 Chengbei Road, Jiading Industrial Zone, Jiading District, Shanghai.

Patentee after: Shanghai Lianying Medical Technology Co., Ltd

Patentee after: SHANGHAI ADVANCED Research Institute CHINESE ACADEMY OF SCIENCES

Address before: 201807 No. 2258 Chengbei Road, Jiading Industrial Zone, Jiading District, Shanghai.

Patentee before: SHANGHAI UNITED IMAGING HEALTHCARE Co.,Ltd.

Patentee before: SHANGHAI ADVANCED Research Institute CHINESE ACADEMY OF SCIENCES

CP01 Change in the name or title of a patent holder
CP01 Change in the name or title of a patent holder

Address after: 201807 No. 2258 Chengbei Road, Jiading Industrial Zone, Jiading District, Shanghai.

Patentee after: Shanghai Lianying Medical Technology Co., Ltd

Patentee after: SHANGHAI ADVANCED Research Institute CHINESE ACADEMY OF SCIENCES

Address before: 201807 No. 2258 Chengbei Road, Jiading Industrial Zone, Jiading District, Shanghai.

Patentee before: SHANGHAI UNITED IMAGING HEALTHCARE Co.,Ltd.

Patentee before: SHANGHAI ADVANCED Research Institute CHINESE ACADEMY OF SCIENCES

CP01 Change in the name or title of a patent holder