CN107947616B - 软开关功率放大器 - Google Patents

软开关功率放大器 Download PDF

Info

Publication number
CN107947616B
CN107947616B CN201711288641.1A CN201711288641A CN107947616B CN 107947616 B CN107947616 B CN 107947616B CN 201711288641 A CN201711288641 A CN 201711288641A CN 107947616 B CN107947616 B CN 107947616B
Authority
CN
China
Prior art keywords
type
bridge
capacitor
filter
bridge arm
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
CN201711288641.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107947616A (zh
Inventor
寇宝泉
韦坚
张海林
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.)
Harbin Institute of Technology
Original Assignee
Harbin Institute of Technology
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 Harbin Institute of Technology filed Critical Harbin Institute of Technology
Priority to CN201711288641.1A priority Critical patent/CN107947616B/zh
Publication of CN107947616A publication Critical patent/CN107947616A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107947616B publication Critical patent/CN107947616B/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
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • 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
    • H02M1/12Arrangements for reducing harmonics from ac input or output
    • H02M1/126Arrangements for reducing harmonics from ac input or output using passive filters
    • 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
    • H02M3/02Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/158Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
    • H02M3/1584Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load with a plurality of power processing stages connected in parallel
    • 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
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/4815Resonant converters
    • H02M7/4818Resonant converters with means for adaptation of resonance frequency, e.g. by modification of capacitance or inductance of resonance circuits
    • 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)
  • Amplifiers (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

本发明公开了软开关功率放大器,属于电机驱动控制领域。软开关功率放大器包括:直流电源单元、逆变回路、谐振网络和滤波网络;谐振网络连接于所述直流电源单元供电端与所述逆变回路的输出端之间;所述逆变回路用以将所述直流电源单元输出的直流转换为交流通过所述滤波网络输送至负载。本发明由于该功率放大器的半导体开关器件工作在软开关状态,因此,具有电流控制精度高、动态响应快、效率高、噪声低等特点。

Description

软开关功率放大器
技术领域
本发明属于电机驱动控制领域,尤其涉及一种软开关功率放大器。
背景技术
PWM(Pulse Width Modulation,脉冲宽度调制)硬开关功率放大器因其成本低,控制简单,被广泛的应用于伺服驱动***中。随着驱动器功率等级的提高,其硬开关的特性导致功率放大器开关损耗大,发热严重,降低了***的可靠性和寿命,特别是在一些高精密场合,提高开关频率以此加快***的响应速度和增加电流控制精度是非常有必要的。由于受到了开关损耗的限制,硬开关难以实现驱动器的高频化,因此为了提高***效率和开关频率,出现了软开关功率放大器。
现有的软开关功率放大器电路如图1所示,该电路通过增加无源无损吸收电路来实现软开关技术,利用无源器件自身的谐振过程改善功率开关器件的开关状况,减小开关管的关断损耗,同时使开关管导通期间无源无损吸收电路存储的能量得到有效转移,它实现了两个高频功率开关器件的软开关,减小了开关损耗,提高了***的动态响应。
由于采用了无源软开关的方式,其缺点主要是ZCS(Zero Current Switch,零电流开关)/ZVS(Zero Voltage Switch,零电压开关)条件与开关频率、负载等的变化有关,当开关频率(负载)等因素发生变化时,不能很好的保证电路的谐振模态的运行;主电路中的反并联二极管的电压应力大,并且两个低频管仍处于硬开关的状态。特别是在将该电路应用于精密运动控制场合,两个低频管在输出电流过零时进行切换,会导致输出电流过零畸变,所以提高开关频率后的输出电流纹波仍然很大,无法满足应用要求。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有软开关功率放大器的上述问题,现提供一种旨在实现桥式拓扑电路工作于全周期偏置电流模式,减小了输出电流纹波以及电压应力,并且在全负载(大电流、小电流)情况下都能实现软开关,以满足在大功率或者超精密运动控制场合下的需求的软开关功率放大器。
一种软开关功率放大器,包括:直流电源单元、逆变回路、谐振网络和滤波网络;
谐振网络连接于所述直流电源单元供电端与所述逆变回路的输出端之间;
所述逆变回路用以将所述直流电源单元输出的直流转换为交流通过所述滤波网络输送至负载。
优选的,所述逆变回路包括至少一个第一类半桥开关功率单元,每个所述第一类半桥开关功率单元包括由两个并联桥臂组成的第一类双压降半桥逆变器,当所述第一类半桥开关功率单元为多个时,所述第一类半桥开关功率单元之间并联连接;
所述桥臂包括第一类桥臂和第二类桥臂,所述第一类桥臂与所述第二类桥臂并联桥臂组成的所述第一类双压降半桥逆变器;
所述第一类桥臂的正极端连接所述直流电源单元的正极端,所述第一类桥臂的负极端连接直流电源单元的负极端;
所述第二类桥臂的负极端连接所述直流电源单元的正极端,所述第二类桥臂的正极端连接直流电源单元的负极端。
上述技术特征可以各种适合的方式组合或由等效的技术特征来替代,只要能够达到本发明的目的。
本发明的有益效果在于,本发明的软开关功率放大器能够实现桥式拓扑电路工作于全周期偏置电流模式,减小了输出电流纹波以及电压应力,并且在全负载(大电流、小电流)情况下都能实现软开关,解决了现有软开关功率放大器的缺点,以满足在大功率或者超精密运动控制场合下的需求。该软开关功率放大器具有电流控制精度高、动态响应快、效率高、噪声低等特点,在电机高性能驱动、交直流电源等领域具有广泛的应用前景。
附图说明
图1为现有的软开关功率放大器的电路图;
图2为本发明的半桥并联软开关功率放大器的一种实施例的电路图;
图3为本发明的半桥软开关功率放大器的一种实施例的电路图;
图4为本发明的全桥并联软开关功率放大器的一种实施例的电路图;
图5为本发明的全桥软开关功率放大器的一种实施例的电路图;
图6为本发明的三相全桥并联软开关功率放大器的一种实施例的电路图;
图7为本发明的三相全桥软开关功率放大器的一种实施例的电路图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
需要说明的是,在不冲突的情况下,本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明,但不作为本发明的限定。
一种软开关功率放大器,包括:直流电源单元、逆变回路、谐振网络和滤波网络;
谐振网络连接于直流电源单元供电端与逆变回路的输出端之间;
逆变回路用以将直流电源单元输出的直流转换为交流通过滤波网络输送至负载。
在本实施例中,软开关功率放大器能够实现桥式拓扑电路工作于全周期偏置电流模式,减小了输出电流纹波以及电压应力,并且在全负载(大电流、小电流)情况下都能实现软开关,解决了现有软开关功率放大器的缺点,以满足在大功率或者超精密运动控制场合下的需求。该软开关功率放大器具有电流控制精度高、动态响应快、效率高、噪声低等特点,在电机高性能驱动、交直流电源等领域具有广泛的应用前景。
在优选的实施例中,逆变回路包括至少一个第一类半桥开关功率单元,每个第一类半桥开关功率单元包括由两个并联桥臂组成的第一类双压降半桥逆变器,当第一类半桥开关功率单元为多个时,第一类半桥开关功率单元之间并联连接;
桥臂包括第一类桥臂和第二类桥臂,第一类桥臂与第二类桥臂并联桥臂组成的第一类双压降半桥逆变器;
第一类桥臂的正极端连接直流电源单元的正极端,第一类桥臂的负极端连接直流电源单元的负极端;
第二类桥臂的负极端连接直流电源单元的正极端,第二类桥臂的正极端连接直流电源单元的负极端。
在本实施例中,直流电源单元包括正直流电源和负直流电源。
当逆变回路包括一个双压降半桥逆变器时,软开关功率放大器为半桥软开关功率放大器,如图3所示,半桥逆变回路由功率开关器件S1,S2,二极管D1,D2和谐振电容Cs1,Cs2组成,功率开关器件S1的负极端和二极管D1的阴极端连接形成一个桥臂,功率开关器件S2的正极端和二极管D2的阳极端连接形成另一个桥臂,将两个桥臂并联形成一个半桥;谐振电容Cs1,Cs2分别按顺序与相应的功率开关器件S1,S2,并联。
当逆变回路包括多个并联的双压降半桥逆变器时,软开关功率放大器为半桥并联软开关功率放大器,如图2所示,半桥并联逆变回路由功率开关器件S1,S2,……,S2i-1,S2i,……,S2N-1,S2N,二极管D1,D2,……,D2i-1,D2i,……,D2N-1,D2N和谐振电容Cs1,Cs2,……,Cs2i-1,Cs2i,……,Cs2N-1,Cs2N组成。功率开关器件S1的负极端和二极管D1的阴极端连接形成一个桥臂,功率开关器件S2的正极端和二极管D2的阳极端连接形成另一个桥臂,将两个桥臂并联形成一个半桥;功率开关器件S2N-1的负极端和二极管D2N-1的阴极端连接形成一个分流桥臂,功率开关器件S2N的正极端和二极管D2N的阳极端连接形成另一个分流桥臂,将两个桥臂并联形成另一个半桥,两个半桥并联形成了大电流下的双降压多半桥逆变器。双降压多半桥逆变器的正极端连接至直流电源正极端,双降压多半桥逆变器的负极端连接至直流电源负极端。同理,相应的功率开关器件功率开关器件S2i-1的负极端和二极管D2i-1的阴极端连接形成一个分流桥臂,功率开关器件S2i的正极端和二极管D2i的阳极端连接形成另一个分流桥臂,将两个桥臂并联形成另一个半桥。谐振电容Cs1,Cs2,……,Cs2N分别按顺序与相应的功率开关器件S1,S2,……,S2N并联。
其中,i=1,2,3,……,N,N为正整数,S2i-1表示第2i-1个功率开关器件,S2i表示第2i个功率开关器件,D2i-1表示第2i-1个二极管,D2i表示第2i个二极管,Cs2i-1表示第2i-1个谐振电容,Cs2i表示第2i个谐振电容。谐振电容Cs1,Cs2,……,Cs2N-1,Cs2N可以是外接电容,也可以分别是功率开关器件S1,S2,……,,S2N-1,S2N内部的寄生电容。
在上述实施例中,第一类桥臂是由第2i-1个功率开关器件S及相应的第2i-1个二极管D组成的桥臂,第二桥臂是由第2i个功率开关器件S及相应的第2i个二极管D组成的桥臂。
在优选的实施例中,谐振网络包括由第一分压电容Cd1、第二分压电容Cd2、第三分压电容Cd3和2N个谐振模块构成的2N个谐振回路,谐振模块的个数与桥臂的个数相同,其中N为正整数;
分压电容Cd1、第二分压电容Cd2和第三分压电容Cd3依次串联于直流电源单元两端,分压电容Cd1的一端连接直流电源单元的正极端,分压电容Cd3的一端连接直流电源单元的负极端;
谐振模块包括:第一类谐振模块和第二类谐振模块,第一类谐振模块与第一类桥臂对应,第二类谐振模块与第二类桥臂对应;
第一类谐振模块的输入端连接于第一分压电容Cd1与第二分压电容Cd2之间,第一类谐振模块的输出端与第一类桥臂的输出端连接,以形成一路谐振回路;
第二类谐振模块的输入端连接于第二分压电容Cd2与第三分压电容Cd3之间,第二类谐振模块的输出端与第二类桥臂的输出端连接,以形成一路谐振回路。
在本实施例中,当逆变回路包括一个双压降半桥逆变器时,软开关功率放大器为半桥软开关功率放大器,如图3所示,谐振网络由功率开关器件S′1,S′2,二极管D′1,D′2,谐振电感L′1,L′2,第一分压电容Cd1、第二分压电容Cd2和第三分压电容Cd3组成。功率开关器件S′1的正极端连接至第一分压电容Cd1与第二分压电容Cd2的连接点上,功率开关器件S′1的负极端连接至谐振电感L′1的一端,谐振电感L′1的另一端连接到二极管D′1的阳极端,二极管D′1的阴极端连接到功率开关器件S1的负极端;功率开关器件S′2的正极端连接至功率开关器件S2的正极端,功率开关器件S′2的负极端连接至谐振电感L′2的一端,谐振电感L′2的另一端连接到二极管D′2的阳极端,二极管D′2的阴极端连接到第二分压电容Cd2和第三分压电容Cd3的连接点上;分压电容Cd1、第二分压电容Cd2和第三分压电容Cd3依次串联于直流电源单元两端,分压电容Cd1的一端连接直流电源单元的正极端,分压电容Cd3的一端连接直流电源单元的负极端。
当逆变回路包括多个并联的双压降半桥逆变器时,软开关功率放大器为半桥并联软开关功率放大器,如图2所示,谐振网络由功率开关器件S′1,S′2,……,S′2i-1,S′2i,……,S′2N-1,S′2N,二极管D′1,D′2,……,D′2i-1,D′2i,……,D′2N-1,D′2N,谐振电感L′1,L′2,……,L′2i-1,L′2i,……,L′2N-1,L′2N,第一分压电容Cd1、第二分压电容Cd2和第三分压电容Cd3组成。功率开关器件S′1的正极端连接至第一分压电容Cd1与第二分压电容Cd2的连接点上,功率开关器件S′1的负极端连接至谐振电感L′1的一端,谐振电感L′1的另一端连接到二极管D′1的阳极端,二极管D′1的阴极端连接到功率开关器件S1的负极端;功率开关器件S′2的正极端连接至功率开关器件S2的正极端,功率开关器件S′2的负极端连接至谐振电感L′2的一端,谐振电感L′2的另一端连接到二极管D′2的阳极端,二极管D′2的阴极端连接到第二分压电容Cd2和第三分压电容Cd3的连接点上;功率开关器件S′2N-1的正极端连接至第一分压电容Cd1与第二分压电容Cd2的连接点上,功率开关器件S′2N-1的负极端连接至谐振电感L′2N-1的一端,谐振电感L′2N-1的另一端连接到二极管D′2N-1的阳极端,二极管D′2N-1的阴极端连接到功率开关器件S2N-1的负极端;功率开关器件S′2N的正极端连接至功率开关器件S2N的正极端,功率开关器件S′2N的负极端连接至谐振电感L′2N的一端,谐振电感L′2N的另一端连接到二极管D′2N的阳极端,二极管D′2N的阴极端连接到第二分压电容Cd2和第三分压电容Cd3的连接点上。同理,相应的功率开关器件S′2i-1的正极端连接至第一分压电容Cd1与第二分压电容Cd2的连接点上,功率开关器件S′2i-1的负极端连接至谐振电感L′2i-1的一端,谐振电感L′2i-1的另一端连接到二极管D′2i-1的阳极端,二极管D′2i-1的阴极端连接到功率开关器件S2i-1的负极端;功率开关器件S′2i的正极端连接至功率开关器件S2i的正极端,功率开关器件S′2i的负极端连接至谐振电感L′2i的一端,谐振电感L′2i的另一端连接到二极管D′2i的阳极端,二极管D′2i的阴极端连接到第二分压电容Cd2和第三分压电容Cd3的连接点上。分压电容Cd1、第二分压电容Cd2和第三分压电容Cd3依次串联于直流电源单元两端,分压电容Cd1的一端连接直流电源单元的正极端,分压电容Cd3的一端连接直流电源单元的负极端。
在本实施例中,第一类谐振模块由第2i-1个功率开关器件S′、相应的第2i-1个二极管D′及相应的第2i-1个谐振电感L′组成的谐振模块;第二类谐振模块由第2i个功率开关器件S′、相应的第2i个二极管D′及相应的第2i个谐振电感L′组成的谐振模块。
在优选的实施例中,滤波网络包括由第一滤波电容Cf1、第二滤波电容Cf2和2N个滤波模块构成的2N个滤波回路,滤波模块的个数与桥臂的个数相同,其中N为正整数;
第一滤波电容Cf1和第二滤波电容Cf2串联于直流电源单元两端,第一滤波电容Cf1的一端连接直流电源单元的正极端,第二滤波电容Cf2的一端连接直流电源单元的负极端,负载的一端连接于第一滤波电容Cf1与第二滤波电容Cf2之间,负载的另一端接地;
滤波模块包括:第一类滤波模块和第二类滤波模块,第一类滤波模块与第一类桥臂对应,第二类滤波模块与第二类桥臂对应;
第一类滤波模块的输入端连接第一类桥臂的输出端,第一类滤波模块的输出端连接于第一滤波电容Cf1与第二滤波电容Cf2之间;
第二类滤波模块的输入端连接第二类桥臂的输出端,第二类滤波模块的输出端连接于第一滤波电容Cf1与第二滤波电容Cf2之间。
在本实施例中,滤波模块采用滤波电感L;第一类谐振模块采用第2i-1个滤波电感L,以与第一类桥臂及第一类谐振模块对应;第二类谐振模块采用第2i个滤波电感L,以与第二类桥臂及第二类谐振模块对应。
当逆变回路包括一个双压降半桥逆变器时,软开关功率放大器为半桥软开关功率放大器,如图3所示,滤波网络由滤波电感L1,L2,第一滤波电容Cf1和第二滤波电容Cf2组成,滤波电感L1的一端连接至功率开关器件S1的负极端,滤波电感L1的另一端连接到第一滤波电容Cf1与第二滤波电容Cf2之间,滤波电感L2的一端连接至功率开关器件S2的正极端,滤波电感L2的另一端连接到第一滤波电容Cf1与第二滤波电容Cf2之间;第一滤波电容Cf1的一端连接直流电源单元的正极端,第二滤波电容Cf2的一端连接直流电源单元的负极端。
当逆变回路包括多个并联的双压降半桥逆变器时,软开关功率放大器为半桥并联软开关功率放大器,如图2所示,滤波网络由滤波电感L1,L2,……,L2i-1,L2i,……,L2N-1,L2N,第一滤波电容Cf1和第二滤波电容Cf2组成。滤波电感L1的一端连接至功率开关器件S1的负极端,滤波电感L1的另一端连接到第一滤波电容Cf1与第二滤波电容Cf2之间,滤波电感L2的一端连接至功率开关器件S2的正极端,滤波电感L2的另一端连接到第一滤波电容Cf1与第二滤波电容Cf2之间;滤波电感L2N-1的一端连接至功率开关器件S2N-1的负极端,滤波电感L2N-1的另一端连接到第一滤波电容Cf1与第二滤波电容Cf2之间,滤波电感L2N的一端连接至功率开关器件S2N的正极端,滤波电感L2N的另一端连接到第一滤波电容Cf1与第二滤波电容Cf2之间。同理,滤波电感L2i-1的一端连接至功率开关器件S2i-1的负极端,滤波电感L2i-1的另一端连接到第一滤波电容Cf1与第二滤波电容Cf2之间,滤波电感L2i的一端连接至功率开关器件S2i的正极端,滤波电感L2i的另一端连接到第一滤波电容Cf1与第二滤波电容Cf2之间。第一滤波电容Cf1的一端连接直流电源单元的正极端,第二滤波电容Cf2的一端连接直流电源单元的负极端。
在优选的实施例中,逆变回路还包括至少一个第二类半桥开关功率单元,第二类半桥开关功率单元的个数与第一类半桥开关功率单元的个数相同;第二类半桥开关功率单元与第一类半桥开关功率单元一一对应,第一类半桥开关功率单元与相应的第二类半桥开关功率单元并联形成双压降全桥逆变器;
桥臂还包括第三类桥臂和第四类桥臂,第三类桥臂与第四类桥臂并联桥臂组成的第二类双压降半桥逆变器;
第三类桥臂的正极端连接直流电源单元的正极端,第三类桥臂的负极端连接直流电源单元的负极端;
第四类桥臂的负极端连接直流电源单元的正极端,第四类桥臂的正极端连接直流电源单元的负极端。
在本实施例中,当逆变回路包括一个全桥双压降全桥逆变器时,软开关功率放大器为全桥软开关功率放大器。如图5所示,半桥并联逆变回路由功率开关器件S1,S2,S3,S4,二极管D1,D2,D3,D4和谐振电容Cs1,Cs2,Cs3,Cs4组成。功率开关器件S1的负极端和二极管D1的阴极端连接形成一个桥臂,功率开关器件S2的正极端和二极管D2的阳极端连接形成另一个桥臂,将两个桥臂并联形成一个半桥;功率开关器件S3的负极端和二极管D3的阴极端连接形成一个桥臂,功率开关器件S4的正极端和二极管D4的阳极端连接形成另一个桥臂,将两个桥臂并联形成一个半桥,两个半桥并联即构成双降压全桥逆变器;谐振电容Cs1,Cs2,Cs3,Cs4分别按顺序与相应的功率开关器件S1,S2,S3,S4并联。
当逆变回路包括多个并联的全桥双压降全桥逆变器时,软开关功率放大器为全桥并联软开关功率放大器。如图4所示,全桥并联逆变回路由功率开关器件S1,S2,S3,S4,……,S4i-3,S4i-2,S4i-1,S4i,……,S4N-3,S4N-2,S4N-1,S4N,二极管D1,D2,D3,D4,……,D4i-3,D4i-2,D4i-1,D4i,……,D4N-3,D4N-2,D4N-1,D4N和谐振电容Cs1,Cs2,Cs3,Cs4,……,Cs4i-3,Cs4i-2,Cs4i-1,Cs4i,……,Cs4N-3,Cs4N-2,Cs4N-1,Cs4N组成。功率开关器件S1的负极端和二极管D1的阴极端连接形成一个桥臂,功率开关器件S2的正极端和二极管D2的阳极端连接形成另一个桥臂,将两个桥臂并联形成一个半桥;功率开关器件S3的负极端和二极管D3的阴极端连接形成一个桥臂,功率开关器件S4的正极端和二极管D4的阳极端连接形成另一个桥臂,将两个桥臂并联形成一个半桥,两个半桥并联即构成双降压全桥逆变器;
功率开关器件S4N-3的负极端和二极管D4N-3的阴极端连接形成一个分流桥臂,功率开关器件S4N-2的正极端和二极管D4N-2的阳极端连接形成另一个分流桥臂,将两个桥臂并联形成一个半桥;功率开关器件S4N-1的负极端和二极管D4N-1的阴极端连接形成一个桥臂,功率开关器件S4N的正极端和二极管D4N的阳极端连接形成另一个桥臂,将两个桥臂并联形成一个半桥,两个半桥并联即构成双降压全桥逆变器;双降压多全桥逆变器的正极端连接至直流电源正极端,其负极端连接至直流电源的负极端。谐振电容Cs1,Cs2,……,Cs4N分别按顺序与相应的功率开关器件S1,S2,……,S4N并联。
同理,相应的功率开关器件S4i-3的负极端和二极管D4i-3的阴极端连接形成一个桥臂,功率开关器件S4i-2的正极端和二极管D4i-2的阳极端连接形成另一个桥臂,将两个桥臂并联形成一个半桥;功率开关器件S4i-1的负极端和二极管D4i-1的阴极端连接形成一个桥臂,功率开关器件S4i的正极端和二极管D4i的阳极端连接形成另一个桥臂,将两个桥臂并联形成一个半桥,两个半桥并联即构成双降压全桥逆变器。
在上述实施例中,第一类桥臂是由第4i-3个功率开关器件S及相应的第4i-3个二极管D组成的桥臂,第二类桥臂是由第4i-2个功率开关器件S及相应的第4i-2个二极管D组成的桥臂;第三类桥臂是由第4i-1个功率开关器件S及相应的第4i-1个二极管D组成的桥臂,第四类桥臂是由第4i个功率开关器件S及相应的第4i个二极管D组成的桥臂。谐振电容Cs1,Cs2,Cs3,Cs4,……,Cs4N-3,Cs4N-2,Cs4N-1,Cs4N可以是外接电容,也可以分别是功率开关器件S1,S2,S3,S4,……,S4N-3,S4N-2,S4N-1,S4N内部的寄生电容。
在优选的实施例中,谐振网络包括由第一分压电容Cd1、第二分压电容Cd2、第三分压电容Cd3和4N个谐振模块构成的4N个谐振回路,谐振模块的个数与桥臂的个数相同,其中N为正整数;
分压电容Cd1、第二分压电容Cd2和第三分压电容Cd3依次串联于直流电源单元两端,分压电容Cd1的一端连接直流电源单元的正极端,分压电容Cd3的一端连接直流电源单元的负极端;
谐振模块包括:第一类谐振模块、第二类谐振模块、第三类谐振模块和第四类谐振模块,第一类谐振模块与第一类桥臂对应,第二类谐振模块与第二类桥臂对应,第三类谐振模块与第三类桥臂对应,第四类谐振模块与第四类桥臂对应;
第一类谐振模块的输入端连接于第一分压电容Cd1与第二分压电容Cd2之间,第一类谐振模块的输出端与第一类桥臂的输出端连接,以形成一路谐振回路;
第二类谐振模块的输入端连接于第二分压电容Cd2与第三分压电容Cd3之间,第二类谐振模块的输出端与第二类桥臂的输出端连接,以形成一路谐振回路;
第三类谐振模块的输入端连接于第一分压电容Cd1与第二分压电容Cd2之间,第三类谐振模块的输出端与第三类桥臂的输出端连接,以形成一路谐振回路;
第四类谐振模块的输入端连接于第二分压电容Cd2与第三分压电容Cd3之间,第四类谐振模块的输出端与第四类桥臂的输出端连接,以形成一路谐振回路。
在本实施例中,当逆变回路包括一个全桥双压降全桥逆变器时,软开关功率放大器为全桥软开关功率放大器。如图5所示,功率开关器件S′1的正极端连接至第一分压电容Cd1与第二分压电容Cd2的连接点上,功率开关器件S′1的负极端连接至谐振电感L′1的一端,谐振电感L′1的另一端连接到二极管D′1的阳极端,二极管D′1的阴极端连接到功率开关器件S1的负极端;功率开关器件S′2的正极端连接至功率开关器件S2的正极端,功率开关器件S′2的负极端连接至谐振电感L′2的一端,谐振电感L′2的另一端连接到二极管D′2的阳极端,二极管D′2的阴极端连接到第二分压电容Cd2和第三分压电容Cd3的连接点上;功率开关器件S′3的正极端连接至第一分压电容Cd1与第二分压电容Cd2的连接点上,功率开关器件S′3的负极端连接至谐振电感L′3的一端,谐振电感L′3的另一端连接到二极管D′3的阳极端,二极管D′3的阴极端连接到功率开关器件S3的负极端;功率开关器件S′4的正极端连接至功率开关器件S4的正极端,功率开关器件S′4的负极端连接至谐振电感L′4的一端,谐振电感L′4的另一端连接到二极管D′4的阳极端,二极管D′4的阴极端连接到第二分压电容Cd2和第三分压电容Cd3的连接点上。分压电容Cd1、第二分压电容Cd2和第三分压电容Cd3依次串联于直流电源单元两端,分压电容Cd1的一端连接直流电源单元的正极端,分压电容Cd3的一端连接直流电源单元的负极端。
当逆变回路包括多个并联的全桥双压降全桥逆变器时,软开关功率放大器为全桥并联软开关功率放大器。如图4所示,谐振网络由功率开关器件S′1,S′2,S′3,S′4,……,S′4i-3,S′4i-2,S′4i-1,S′4i,……,S′4N-3,S′4N-2,S′4N-1,S′4N,二极管D′1,D′2,D′3,D′4,……,D′4i-3,D′4i-2,D′4i-1,D′4i,……,D′4N-3,D′4N-2,D′4N-1,D′4N,谐振电感L′1,L′2,L′3,L′4,……,L′4i-3,L′4i-2,L′4i-1,L′4i,……,L′4N-3,L′4N-2,L′4N-1,L′4N,第一分压电容Cd1、第二分压电容Cd2和第三分压电容Cd3组成。功率开关器件S′1的正极端连接至第一分压电容Cd1与第二分压电容Cd2的连接点上,功率开关器件S′1的负极端连接至谐振电感L′1的一端,谐振电感L′1的另一端连接到二极管D′1的阳极端,二极管D′1的阴极端连接到功率开关器件S1的负极端;功率开关器件S′2的正极端连接至功率开关器件S2的正极端,功率开关器件S′2的负极端连接至谐振电感L′2的一端,谐振电感L′2的另一端连接到二极管D′2的阳极端,二极管D′2的阴极端连接到第二分压电容Cd2和第三分压电容Cd3的连接点上;功率开关器件S′3的正极端连接至第一分压电容Cd1与第二分压电容Cd2的连接点上,功率开关器件S′3的负极端连接至谐振电感L′3的一端,谐振电感L′3的另一端连接到二极管D′3的阳极端,二极管D′3的阴极端连接到功率开关器件S3的负极端;功率开关器件S′4的正极端连接至功率开关器件S4的正极端,功率开关器件S′4的负极端连接至谐振电感L′4的一端,谐振电感L′4的另一端连接到二极管D′4的阳极端,二极管D′4的阴极端连接到第二分压电容Cd2和第三分压电容Cd3的连接点上;
同理,相应的功率开关器件S′4i-3的正极端连接至第一分压电容Cd1与第二分压电容Cd2的连接点上,功率开关器件S′4i-3的负极端连接至谐振电感L′4i-3的一端,谐振电感L′4i-3的另一端连接到二极管D′4i-3的阳极端,二极管D′4i-3的阴极端连接到功率开关器件S4i-3的负极端;功率开关器件S′4i-2的正极端连接至功率开关器件S4i--2的正极端,功率开关器件S′4i-2的负极端连接至谐振电感L′4i-2的一端,谐振电感L′4i-2的另一端连接到二极管D′4i-2的阳极端,二极管D′4i-2的阴极端连接到第二分压电容Cd2和第三分压电容Cd3的连接点上;功率开关器件S′4i-1的正极端连接至第一分压电容Cd1与第二分压电容Cd2的连接点上,功率开关器件S′4i-1的负极端连接至谐振电感L′4i-1的一端,谐振电感L′4i-1的另一端连接到二极管D′4i-1的阳极端,二极管D′4i-1的阴极端连接到功率开关器件S4i-1的负极端;功率开关器件S′4i的正极端连接至功率开关器件S4N的正极端,功率开关器件S′4i的负极端连接至谐振电感L′4i的一端,谐振电感L′4i的另一端连接到二极管D′4i的阳极端,二极管D′4i的阴极端连接到第二分压电容Cd2和第三分压电容Cd3的连接点上。
分压电容Cd1、第二分压电容Cd2和第三分压电容Cd3依次串联于直流电源单元两端,分压电容Cd1的一端连接直流电源单元的正极端,分压电容Cd3的一端连接直流电源单元的负极端。
在本实施例中,第一类谐振模块由第4i-3个功率开关器件S′、相应的第4i-3个二极管D′及相应的第4i-3个谐振电感L′组成的谐振模块;第二类谐振模块由第4i-2个功率开关器件S′、相应的第4i-2个二极管D′及相应的第4i-2个谐振电感L′组成的谐振模块;第三类谐振模块由第4i-1个功率开关器件S′、相应的第4i-1个二极管D′及相应的第4i-1个谐振电感L′组成的谐振模块;第四类谐振模块由第4i个功率开关器件S′、相应的第4i个二极管D′及相应的第4i个谐振电感L′组成的第四类谐振模块。
在优选的实施例中,滤波网络包括由第一滤波电容Cf1、第二滤波电容Cf2、第三滤波电容Cf3、第四滤波电容Cf4和4N个滤波模块构成的4N个滤波回路,滤波模块的个数与桥臂的个数相同,其中N为正整数;
第一滤波电容Cf1和第二滤波电容Cf2串联于直流电源单元两端,第一滤波电容Cf1的一端连接直流电源单元的正极端,第二滤波电容Cf2的一端连接直流电源单元的负极端,负载的一端连接于第一滤波电容Cf1与第二滤波电容Cf2之间;
第三滤波电容Cf3和第四滤波电容Cf4串联于直流电源单元两端,第三滤波电容Cf3的一端连接直流电源单元的正极端,第四滤波电容Cf4的一端连接直流电源单元的负极端,负载的另一端连接于第三滤波电容Cf3与第四滤波电容Cf4之间;
滤波模块包括:第一类滤波模块、第二类滤波模块、第三类滤波模块和第四类滤波模块,第一类滤波模块与第一类桥臂对应,第二类滤波模块与第二类桥臂对应,第三类滤波模块与第三类桥臂对应,第四类滤波模块与第四类桥臂对应;
第一类滤波模块的输入端连接第一类桥臂的输出端,第一类滤波模块的输出端连接于第一滤波电容Cf1与第二滤波电容Cf2之间;
第二类滤波模块的输入端连接第二类桥臂的输出端,第二类滤波模块的输出端连接于第一滤波电容Cf1与第二滤波电容Cf2之间;
第三类滤波模块的输入端连接第三类桥臂的输出端,第三类滤波模块的输出端连接于第三滤波电容Cf3与第四滤波电容Cf4之间;
第四类滤波模块的输入端连接第四类桥臂的输出端,第四类滤波模块的输出端连接于第三滤波电容Cf3与第四滤波电容Cf4之间。
在本实施例中,当逆变回路包括一个全桥双压降全桥逆变器时,软开关功率放大器为全桥软开关功率放大器。如图5所示,滤波网络由滤波电感L1,L2,L3,L4,第一滤波电容Cf1、第二滤波电容Cf2、第三滤波电容Cf3和第四滤波电容Cf4组成。滤波电感L1的一端连接至功率开关器件S1的负极端,滤波电感L1的另一端连接到第一滤波电容Cf1与第二滤波电容Cf2之间;滤波电感L2的一端连接至功率开关器件S2的正极端,滤波电感L2的另一端连接到第一滤波电容Cf1与第二滤波电容Cf2之间;滤波电感L3的一端连接至功率开关器件S3的负极端,滤波电感L3的另一端连接到第一滤波电容Cf3与第二滤波电容Cf4之间;滤波电感L4的一端连接至功率开关器件S4的正极端,滤波电感L4的另一端连接到第一滤波电容Cf3与第二滤波电容Cf4之间;第三滤波电容Cf3和第四滤波电容Cf4串联于直流电源单元两端,第三滤波电容Cf3的一端连接直流电源单元的正极端,第四滤波电容Cf4的一端连接直流电源单元的负极端,负载的另一端连接于第三滤波电容Cf3与第四滤波电容Cf4之间。
当逆变回路包括多个并联的全桥双压降全桥逆变器时,软开关功率放大器为全桥并联软开关功率放大器。如图4所示,滤波网络由滤波电感L1,L2,L3,L4,……,L4i-3,L4i-2,L4i-1,L4i,……,L4N-3,L4N-2,L4N-1,L4N,第一滤波电容Cf1、第二滤波电容Cf2、第三滤波电容Cf3和第四滤波电容Cf4组成。
滤波模块采用滤波电感L;第一类谐振模块采用第4i-3个滤波电感L,以与第一类桥臂及第一类谐振模块对应;第二类谐振模块采用第4i-2个滤波电感L,以与第二类桥臂及第二类谐振模块对应;第三类谐振模块采用第4i-1个滤波电感L,以与第三类桥臂及第三类谐振模块对应;第四类谐振模块采用第4i个滤波电感L,以与第四类桥臂及第四类谐振模块对应。第4i-3个滤波电感L和第4i个滤波电感L可以同时绕在一个磁心上;第4i-2个滤波电感L和第4i-1个滤波电感L可以同时绕在一个磁心上。
当逆变回路包括多个并联的全桥双压降全桥逆变器时,软开关功率放大器为全桥并联软开关功率放大器。如图4所示,滤波网络由滤波电感L1,L2,L3,L4,……,L4i-3,L4i-2,L4i-1,L4i,……,L4N-3,L4N-2,L4N-1,L4N,第一滤波电容Cf1、第二滤波电容Cf2、第三滤波电容Cf3和第四滤波电容Cf4组成。滤波电感L1的一端连接至功率开关器件S1的负极端,滤波电感L1的另一端连接到第一滤波电容Cf1与第二滤波电容Cf2之间;滤波电感L2的一端连接至功率开关器件S2的正极端,滤波电感L2的另一端连接到第一滤波电容Cf1与第二滤波电容Cf2之间;滤波电感L3的一端连接至功率开关器件S3的负极端,滤波电感L3的另一端连接到第一滤波电容Cf3与第二滤波电容Cf4之间;滤波电感L4的一端连接至功率开关器件S4的正极端,滤波电感L4的另一端连接到第一滤波电容Cf3与第二滤波电容Cf4之间。
同理,相应的滤波电感L4i-3的一端连接至功率开关器件S4i-3的负极端,滤波电感L4i-3的另一端连接到第一滤波电容Cf1与第二滤波电容Cf2之间;滤波电感L4i-2的一端连接至功率开关器件S4i-2的正极端,滤波电感L4i-2的另一端连接到第一滤波电容Cf1与第二滤波电容Cf2之间;滤波电感L4i-1的一端连接至功率开关器件S4i-1的负极端,滤波电感L4i-1的另一端连接到第一滤波电容Cf3与第二滤波电容Cf4之间;滤波电感L4i的一端连接至功率开关器件S4i的正极端,滤波电感L4i的另一端连接到第一滤波电容Cf3与第二滤波电容Cf4之间。
第一滤波电容Cf3的一端连接直流电源单元的正极端,第二滤波电容Cf4的一端连接直流电源单元的负极端。
在优选的实施例中,逆变回路还包括至少一个第三类半桥开关功率单元,第三类半桥开关功率单元的个数与第一类半桥开关功率单元的个数及第二类半桥开关功率单元的个数相同;第三类半桥开关功率单元与第一类半桥开关功率单元及第二类半桥开关功率单元一一对应,第三类半桥开关功率单元与相应的第一类半桥开关功率单元及第二类半桥开关功率单元并联形成三相双压降全桥逆变器;
桥臂还包括第五类桥臂和第六类桥臂,第五类桥臂与第六类桥臂并联桥臂组成的第三类双压降半桥逆变器;
第五类桥臂的正极端连接直流电源单元的正极端,第五类桥臂的负极端连接直流电源单元的负极端;
第六类桥臂的负极端连接直流电源单元的正极端,第六类桥臂的正极端连接直流电源单元的负极端。
在本实施例中,当逆变回路包括一个三相双压降全桥逆变器时,软开关功率放大器为三相全桥软开关功率放大器。如图7所示,三相全桥并联逆变回路由功率开关器件S1,S2,S3,S4,S5,S6,二极管D1,D2,D3,D4,D5,D6和谐振电容Cs1,Cs2,Cs3,Cs4,Cs5,Cs6组成。功率开关器件S1的负极端和二极管D1的阴极端连接形成一个桥臂,功率开关器件S2的正极端和二极管D2的阳极端连接形成另一个桥臂,将两个桥臂并联形成一个半桥;功率开关器件S3的负极端和二极管D3的阴极端连接形成一个桥臂,功率开关器件S4的正极端和二极管D4的阳极端连接形成另一个桥臂;功率开关器件S5的负极端和二极管D5的阴极端连接形成一个桥臂,功率开关器件S6的正极端和二极管D6的阳极端连接形成另一个桥臂,将两个桥臂并联,形成一个另一个半桥,三个半桥并联即构成三相双降压全桥逆变器。三相双降压全桥逆变器的正极端连接至直流电源正极端,其负极端连接至直流电源的负极端。谐振电容Cs1,Cs2,……,Cs6分别按顺序与相应的功率开关器件S1,S2,……,S6并联。
当逆变回路包括多个并联的三相双压降全桥逆变器时,软开关功率放大器为三相全桥并联软开关功率放大器。如图6所示,三相全桥并联逆变回路由功率开关器件S1,S2,S3,S4,S5,S6,……,S6i-5,S6i-4,S6i-3,S6i-2,S6i-1,S6i,……,S6N-5,S6N-4,S6N-3,S6N-2,S6N-1,S6N,二极管D1,D2,D3,D4,D5,D6,……,D6i-5,D6i-4,D6i-3,D6i-2,D6i-1,D6i,……,D6N-5,D6N-4,D6N-3,D6N-2,D6N-1,D6N和谐振电容Cs1,Cs2,Cs3,Cs4,Cs5,Cs6,……,Cs6i-5,Cs6i-4,Cs6i-3,Cs6i-2,Cs6i-1,Cs6i,……,Cs6N-5,Cs6N-4,Cs6N-3,Cs6N-2,Cs6N-1,Cs6N组成。功率开关器件S1的负极端和二极管D1的阴极端连接形成一个桥臂,功率开关器件S2的正极端和二极管D2的阳极端连接形成另一个桥臂,将两个桥臂并联形成一个半桥;功率开关器件S3的负极端和二极管D3的阴极端连接形成一个桥臂,功率开关器件S4的正极端和二极管D4的阳极端连接形成另一个桥臂;功率开关器件S5的负极端和二极管D5的阴极端连接形成一个桥臂,功率开关器件S6的正极端和二极管D6的阳极端连接形成另一个桥臂,将两个桥臂并联,形成一个另一个半桥,三个半桥并联即构成三相双降压全桥逆变器;
同理,相应的功率开关器件S6i-5的负极端和二极管D6i-5的阴极端连接形成一个分流桥臂,功率开关器件S6i-4的正极端和二极管D6i-4的阳极端连接形成另一个分流桥臂,将两个桥臂并联形成一个半桥;功率开关器件S6i-3的负极端和二极管D6i-3的阴极端连接形成一个分流桥臂,功率开关器件S6i-2的正极端和二极管D6i-2的阳极端连接形成另一个分流桥臂,将两个桥臂并联形成一个半桥;功率开关器件S6i-1的负极端和二极管D6i-1的阴极端连接形成一个桥臂,功率开关器件S6i的正极端和二极管D6i的阳极端连接形成另一个桥臂,将两个桥臂并联形成一个另一个半桥,三个半桥并联即构成三相双降压全桥逆变器;;多个三相双降压全桥逆变器的半桥并联组成三相双降压多全桥逆变器,其正极端连接至直流电源正极端,其负极端连接至直流电源的负极端。谐振电容Cs1,Cs2,……,Cs6N分别按顺序与相应的功率开关器件S1,S2,……,S6N并联。
在上述实施例中,第一类桥臂是由第6i-5个功率开关器件S及相应的第6i-5个二极管D组成的桥臂,第二桥臂是由第6i-4个功率开关器件S及相应的第6i-4个二极管D组成的桥臂;第三类桥臂是由第6i-3个功率开关器件S及相应的第6i-3个二极管D组成的桥臂,第四类桥臂是由第6i-2个功率开关器件S及相应的第6i-2个二极管D组成的桥臂;第五类桥臂是由第6i-1个功率开关器件S及相应的第6i-1个二极管D组成的桥臂,第六类桥臂是由第6i个功率开关器件S及相应的第6i个二极管D组成的桥臂。谐振电容Cs1,Cs2,Cs3,Cs4,Cs5,Cs6,……,Cs6N-5,Cs6N-4,Cs6N-3,Cs6N-2,Cs6N-1,Cs6N可以是外接电容,也可以分别是功率开关器件S1,S2,S3,S4,S5,S6,……,S6N-5,S6N-4,S6N-3,S6N-2,S6N-1,S6N内部的寄生电容。
在优选的实施例中,谐振网络包括由第一分压电容Cd1、第二分压电容Cd2、第三分压电容Cd3和6N个谐振模块构成的6N个谐振回路,谐振模块的个数与桥臂的个数相同,其中N为正整数;
分压电容Cd1、第二分压电容Cd2和第三分压电容Cd3依次串联于直流电源单元两端,分压电容Cd1的一端连接直流电源单元的正极端,分压电容Cd3的一端连接直流电源单元的负极端;
谐振模块包括:第一类谐振模块、第二类谐振模块、第三类谐振模块、第四类谐振模块、第五类谐振模块和第六类谐振模块,第一类谐振模块与第一类桥臂对应,第二类谐振模块与第二类桥臂对应,第三类谐振模块与第三类桥臂对应,第四类谐振模块与第四类桥臂对应,第五类谐振模块与第五类桥臂对应,第六类谐振模块与第六类桥臂对应;
第一类谐振模块的输入端连接于第一分压电容Cd1与第二分压电容Cd2之间,第一类谐振模块的输出端与第一类桥臂的输出端连接,以形成一路谐振回路;
第二类谐振模块的输入端连接于第二分压电容Cd2与第三分压电容Cd3之间,第二类谐振模块的输出端与第二类桥臂的输出端连接,以形成一路谐振回路;
第三类谐振模块的输入端连接于第一分压电容Cd1与第二分压电容Cd2之间,第三类谐振模块的输出端与第三类桥臂的输出端连接,以形成一路谐振回路;
第四类谐振模块的输入端连接于第二分压电容Cd2与第三分压电容Cd3之间,第四类谐振模块的输出端与第四类桥臂的输出端连接,以形成一路谐振回路;
第五类谐振模块的输入端连接于第一分压电容Cd1与第二分压电容Cd2之间,第五类谐振模块的输出端与第五类桥臂的输出端连接,以形成一路谐振回路;
第六类谐振模块的输入端连接于第二分压电容Cd2与第三分压电容Cd3之间,第六类谐振模块的输出端与第六类桥臂的输出端连接,以形成一路谐振回路。
在本实施例中,当逆变回路包括一个三相双压降全桥逆变器时,软开关功率放大器为三相全桥并联软开关功率放大器。如图7所示,谐振网络由功率开关器件S′1,S′2,S′3,S′4,S′5,S′6,二极管D′1,D′2,D′3,D′4,D′5,D′6,谐振电感L′1,L′2,L′3,L′4,L′5,L′6,第一分压电容Cd1、第二分压电容Cd2和第三分压电容Cd3组成。功率开关器件S′1的正极端连接至第一分压电容Cd1与第二分压电容Cd2的连接点上,功率开关器件S′1的负极端连接至谐振电感L′1的一端,谐振电感L′1的另一端连接到二极管D′1的阳极端,二极管D′1的阴极端连接到功率开关器件S1的负极端;功率开关器件S′2的正极端连接至功率开关器件S2的正极端,功率开关器件S′2的负极端连接至谐振电感L′2的一端,谐振电感L′2的另一端连接到二极管D′2的阳极端,二极管D′2的阴极端连接到第二分压电容Cd2和第三分压电容Cd3的连接点上;功率开关器件S′3的正极端连接至第一分压电容Cd1与第二分压电容Cd2的连接点上,功率开关器件S′3的负极端连接至谐振电感L′3的一端,谐振电感L′3的另一端连接到二极管D′3的阳极端,二极管D′3的阴极端连接到功率开关器件S3的负极端;功率开关器件S′4的正极端连接至功率开关器件S4的正极端,功率开关器件S′4的负极端连接至谐振电感L′4的一端,谐振电感L′4的另一端连接到二极管D′4的阳极端,二极管D′4的阴极端连接到第二分压电容Cd2和第三分压电容Cd3的连接点上;功率开关器件S′5的正极端连接至第一分压电容Cd1与第二分压电容Cd2的连接点上,功率开关器件S′5的负极端连接至谐振电感L′5的一端,谐振电感L′5的另一端连接到二极管D′5的阳极端,二极管D′5的阴极端连接到功率开关器件S5的负极端;功率开关器件S′6的正极端连接至功率开关器件S6的正极端,功率开关器件S′6的负极端连接至谐振电感L′6的一端,谐振电感L′6的另一端连接到二极管D′6的阳极端,二极管D′6的阴极端连接到第二分压电容Cd2和第三分压电容Cd3的连接点上;分压电容Cd1、第二分压电容Cd2和第三分压电容Cd3依次串联于直流电源单元两端,分压电容Cd1的一端连接直流电源单元的正极端,分压电容Cd3的一端连接直流电源单元的负极端。
当逆变回路包括多个并联的三相双压降全桥逆变器时,软开关功率放大器为三相全桥并联软开关功率放大器。如图6所示,谐振网络由功率开关器件S′1,S′2,S′3,S′4,S′5,S′6,……,S′6i-5,S′6i-4,S′6i-3,S′6i-2,S′6i-1,S′6i,……,S′6N-5,S′6N-4,S′6N-3,S′6N-2,S′6N-1,S′6N,二极管D′1,D′2,D′3,D′4,D′5,D′6,……,D′6i-5,D′6i-4,D′6i-3,D′6i-2,D′6i-1,D′6i,……,D′6N-5,D′6N-4,D′6N-3,D′6N-2,D′6N-1,D′6N,谐振电感L′1,L′2,L′3,L′4,L′5,L′6,……,L′6i-5,L′6i-4,L′6i-3,L′6i-2,L′6i-1,L′6i,……,L′6N-5,L′6N-4,L′6N-3,L′6N-2,L′6N-1,L′6N,第一分压电容Cd1、第二分压电容Cd2和第三分压电容Cd3组成。
功率开关器件S′1的正极端连接至第一分压电容Cd1与第二分压电容Cd2的连接点上,功率开关器件S′1的负极端连接至谐振电感L′1的一端,谐振电感L′1的另一端连接到二极管D′1的阳极端,二极管D′1的阴极端连接到功率开关器件S1的负极端;功率开关器件S′2的正极端连接至功率开关器件S2的正极端,功率开关器件S′2的负极端连接至谐振电感L′2的一端,谐振电感L′2的另一端连接到二极管D′2的阳极端,二极管D′2的阴极端连接到第二分压电容Cd2和第三分压电容Cd3的连接点上;功率开关器件S′3的正极端连接至第一分压电容Cd1与第二分压电容Cd2的连接点上,功率开关器件S′3的负极端连接至谐振电感L′3的一端,谐振电感L′3的另一端连接到二极管D′3的阳极端,二极管D′3的阴极端连接到功率开关器件S3的负极端;功率开关器件S′4的正极端连接至功率开关器件S4的正极端,功率开关器件S′4的负极端连接至谐振电感L′4的一端,谐振电感L′4的另一端连接到二极管D′4的阳极端,二极管D′4的阴极端连接到第二分压电容Cd2和第三分压电容Cd3的连接点上;功率开关器件S′5的正极端连接至第一分压电容Cd1与第二分压电容Cd2的连接点上,功率开关器件S′5的负极端连接至谐振电感L′5的一端,谐振电感L′5的另一端连接到二极管D′5的阳极端,二极管D′5的阴极端连接到功率开关器件S5的负极端;功率开关器件S′6的正极端连接至功率开关器件S6的正极端,功率开关器件S′6的负极端连接至谐振电感L′6的一端,谐振电感L′6的另一端连接到二极管D′6的阳极端,二极管D′6的阴极端连接到第二分压电容Cd2和第三分压电容Cd3的连接点上;
同理,相应的功率开关器件S′6i-5的正极端连接至第一分压电容Cd1与第二分压电容Cd2的连接点上,功率开关器件S′6i-5的负极端连接至谐振电感L′6i-5的一端,谐振电感L′6i-5的另一端连接到二极管D′6i-5的阳极端,二极管D′6i-5的阴极端连接到功率开关器件S6i-5的负极端;功率开关器件S′6i-4的正极端连接至功率开关器件S6i-4的正极端,功率开关器件S′6i-4的负极端连接至谐振电感L′6i-4的一端,谐振电感L′6i-4的另一端连接到二极管D′6i-4的阳极端,二极管D′6i-4的阴极端连接到第二分压电容Cd2和第三分压电容Cd3的连接点上;功率开关器件S′6i-3的正极端连接至第一分压电容Cd1与第二分压电容Cd2的连接点上,功率开关器件S′6i-3的负极端连接至谐振电感L′6i-3的一端,谐振电感L′6i-3的另一端连接到二极管D′6i-3的阳极端,二极管D′6i-3的阴极端连接到功率开关器件S6i-3的负极端;功率开关器件S′6i-2的正极端连接至功率开关器件S6i-2的正极端,功率开关器件S′6i-2的负极端连接至谐振电感L′6i-2的一端,谐振电感L′6i-2的另一端连接到二极管D′6i-2的阳极端,二极管D′6i-2的阴极端连接到第二分压电容Cd2和第三分压电容Cd3的连接点上;功率开关器件S′6i-1的正极端连接至第一分压电容Cd1与第二分压电容Cd2的连接点上,功率开关器件S′6i-1的负极端连接至谐振电感L′6i-1的一端,谐振电感L′6i-1的另一端连接到二极管D′6i-1的阳极端,二极管D′6i-1的阴极端连接到功率开关器件S6i-1的负极端;功率开关器件S′6i的正极端连接至功率开关器件S6i的正极端,功率开关器件S′6i的负极端连接至谐振电感L′6i的一端,谐振电感L′6i的另一端连接到二极管D′6i的阳极端,二极管D′6i的阴极端连接到第二分压电容Cd2和第三分压电容Cd3的连接点上;分压电容Cd1、第二分压电容Cd2和第三分压电容Cd3依次串联于直流电源单元两端,分压电容Cd1的一端连接直流电源单元的正极端,分压电容Cd3的一端连接直流电源单元的负极端。
在本实施例中,第一类谐振模块由第6i-5个功率开关器件S′、相应的第6i-5个二极管D′及相应的第6i-5个谐振电感L′组成的谐振模块;第二类谐振模块由第6i-4个功率开关器件S′、相应的第6i-4个二极管D′及相应的第6i-4个谐振电感L′组成的谐振模块;第三类谐振模块由第6i-3个功率开关器件S′、相应的第6i-3个二极管D′及相应的第6i-3个谐振电感L′组成的谐振模块;第四类谐振模块由第6i-2个功率开关器件S′、相应的第6i-2个二极管D′及相应的第6i-2个谐振电感L′组成的谐振模块;第五类谐振模块由第6i-1个功率开关器件S′、相应的第6i-1个二极管D′及相应的第6i-1个谐振电感L′组成的谐振模块;第六类谐振模块由第6i个功率开关器件S′、相应的第6i个二极管D′及相应的第6i个谐振电感L′组成的谐振模块。
上述功率开关器件可采用金氧半场效晶体管(Metal-Oxide-SemiconductorField-Effect Transistor,简称MOSFET),或电力晶体管(Giant Transistor,简称GTR)或绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor,简称IGBT)。
在优选的实施例中,滤波网络包括由第一滤波电容Cf1、第二滤波电容Cf2、第三滤波电容Cf3、第四滤波电容Cf4、第五滤波电容Cf5、第六滤波电容Cf6和6N个滤波模块构成的6N个滤波回路,滤波模块的个数与桥臂的个数相同,其中N为正整数;
第一滤波电容Cf1和第二滤波电容Cf2串联于直流电源单元两端,第一滤波电容Cf1的一端连接直流电源单元的正极端,第二滤波电容Cf2的一端连接直流电源单元的负极端,负载的一端连接于第一滤波电容Cf1与第二滤波电容Cf2之间;
第三滤波电容Cf3和第四滤波电容Cf4串联于直流电源单元两端,第三滤波电容Cf3的一端连接直流电源单元的正极端,第四滤波电容Cf4的一端连接直流电源单元的负极端,负载的另一端连接于第三滤波电容Cf3与第四滤波电容Cf4之间;
第五滤波电容Cf5和第六滤波电容Cf6串联于直流电源单元两端,第五滤波电容Cf5的一端连接直流电源单元的正极端,第六滤波电容Cf6的一端连接直流电源单元的负极端,负载的另一端连接于第五滤波电容Cf5与第六滤波电容Cf6之间;
滤波模块包括:第一类滤波模块、第二类滤波模块、第三类滤波模块、第四类滤波模块、第五类滤波模块和第六类滤波模块,第一类滤波模块与第一类桥臂对应,第二类滤波模块与第二类桥臂对应,第三类滤波模块与第三类桥臂对应,第四类滤波模块与第四类桥臂对应,第五类滤波模块与第五类桥臂对应,第六类滤波模块与第六类桥臂对应;
第一类滤波模块的输入端连接第一类桥臂的输出端,第一类滤波模块的输出端连接于第一滤波电容Cf1与第二滤波电容Cf2之间;
第二类滤波模块的输入端连接第二类桥臂的输出端,第二类滤波模块的输出端连接于第五滤波电容Cf5与第六滤波电容Cf6之间;
第三类滤波模块的输入端连接第三类桥臂的输出端,第三类滤波模块的输出端连接于第三滤波电容Cf3与第四滤波电容Cf4之间;
第四类滤波模块的输入端连接第四类桥臂的输出端,第四类滤波模块的输出端连接于第一滤波电容Cf1与第二滤波电容Cf2之间;
第五类滤波模块的输入端连接第五类桥臂的输出端,第五类滤波模块的输出端连接于第五滤波电容Cf5与第六滤波电容Cf6之间;
第六类滤波模块的输入端连接第六类桥臂的输出端,第六类滤波模块的输出端连接于第三滤波电容Cf3与第四滤波电容Cf4之间。
在本实施例中,当逆变回路包括多个并联的三相双压降全桥逆变器时,软开关功率放大器为三相全桥并联软开关功率放大器。如图7所示,滤波网络由滤波电感L1,L2,L3,L4,L5,L6,第一滤波电容Cf1、第二滤波电容Cf2、第三滤波电容Cf3和第四滤波电容Cf4、第三滤波电容Cf5和第四滤波电容Cf6组成。滤波电感L1的一端连接至功率开关器件S1的负极端,滤波电感L1的另一端连接到第一滤波电容Cf1与第二滤波电容Cf2之间,滤波电感L2的一端连接至功率开关器件S2的正极端,滤波电感L2的另一端连接到第五滤波电容Cf5与第六滤波电容Cf6之间;滤波电感L3的一端连接至功率开关器件S3的负极端,滤波电感L3的另一端连接到第三滤波电容Cf3与第四滤波电容Cf4之间,滤波电感L4的一端连接至功率开关器件S4的正极端,滤波电感L4的另一端连接到第一滤波电容Cf1与第二滤波电容Cf2之间;滤波电感L5的一端连接至功率开关器件S5的负极端,滤波电感L5的另一端连接到第五滤波电容Cf5与第六滤波电容Cf6之间;滤波电感L6的一端连接至功率开关器件S6的正极端,滤波电感L6的另一端连接到第三滤波电容Cf3与第四滤波电容Cf4之间。
当逆变回路包括多个并联的三相双压降全桥逆变器时,软开关功率放大器为三相全桥并联软开关功率放大器。如图6所示,滤波网络由滤波电感L1,L2,L3,L4,L5,L6,……,L6i-5,L6i-4,L6i-3,L6i-2,L6i-1,L6i,……L6N-5,L6N-4,L6N-3,L6N-2,L6N-1,L6N,第一滤波电容Cf1、第二滤波电容Cf2、第三滤波电容Cf3和第四滤波电容Cf4、第三滤波电容Cf5和第四滤波电容Cf6组成。滤波模块采用滤波电感L;第一类谐振模块采用第6i-5个滤波电感L,以与第一类桥臂及第一类谐振模块对应;第二类谐振模块采用第6i-4个滤波电感L,以与第二类桥臂及第二类谐振模块对应;第三类谐振模块采用第6i-3个滤波电感L,以与第三类桥臂及第三类谐振模块对应;第四类谐振模块采用第6i-2个滤波电感L,以与第四类桥臂及第四类谐振模块对应;第五类谐振模块采用第6i-1个滤波电感L,以与第五类桥臂及第五类谐振模块对应;第六类谐振模块采用第6i个滤波电感L,以与第六类桥臂及第六类谐振模块对应。
滤波电感L1的一端连接至功率开关器件S1的负极端,滤波电感L1的另一端连接到第一滤波电容Cf1与第二滤波电容Cf2之间,滤波电感L2的一端连接至功率开关器件S2的正极端,滤波电感L2的另一端连接到第五滤波电容Cf5与第六滤波电容Cf6之间;滤波电感L3的一端连接至功率开关器件S3的负极端,滤波电感L3的另一端连接到第三滤波电容Cf3与第四滤波电容Cf4之间,滤波电感L4的一端连接至功率开关器件S4的正极端,滤波电感L4的另一端连接到第一滤波电容Cf1与第二滤波电容Cf2之间;滤波电感L5的一端连接至功率开关器件S5的负极端,滤波电感L5的另一端连接到第五滤波电容Cf5与第六滤波电容Cf6之间;滤波电感L6的一端连接至功率开关器件S6的正极端,滤波电感L6的另一端连接到第三滤波电容Cf3与第四滤波电容Cf4之间;
同理,相应的滤波电感L6i-5的一端连接至功率开关器件S6i-5的负极端,滤波电感L6i-5的另一端连接到第三滤波电容Cf3与第四滤波电容Cf4之间;滤波电感L6i-4的一端连接至功率开关器件S6i-4的正极端,滤波电感L6i-4的另一端连接到第五滤波电容Cf5与第六滤波电容Cf6之间;滤波电感L6i-3的一端连接至功率开关器件S6i-3的负极端,滤波电感L6i-3的另一端连接到第三滤波电容Cf3与第四滤波电容Cf4之间;滤波电感L6i-2的一端连接至功率开关器件S6i-2的正极端,滤波电感L6i-2的另一端连接到第一滤波电容Cf1与第二滤波电容Cf2之间;滤波电感L6i-1的一端连接至功率开关器件S6i-1的负极端,滤波电感L6i-1的另一端连接到第五波电容Cf5与第六滤波电容Cf6之间;滤波电感L6i的一端连接至功率开关器件S6i的正极端,滤波电感L6i的另一端连接到第三滤波电容Cf3与第四滤波电容Cf4之间。
第一滤波电容Cf1的一端连接直流电源单元的正极端,第二滤波电容Cf2的一端连接直流电源单元的负极端。第三滤波电容Cf3的一端连接直流电源单元的正极端,第四滤波电容Cf4的一端连接直流电源单元的负极端。第五滤波电容Cf5的一端连接直流电源单元的正极端,第六滤波电容Cf6的一端连接直流电源单元的负极端。
虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明,但是应该理解的是,这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是,可以对示例性的实施例进行许多修改,并且可以设计出其他的布置,只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是,可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是,结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。

Claims (6)

1.一种软开关功率放大器,包括:直流电源单元、逆变回路、谐振网络和滤波网络;
谐振网络连接于所述直流电源单元供电端与所述逆变回路的输出端之间;
所述逆变回路用以将所述直流电源单元输出的直流转换为交流通过所述滤波网络输送至负载;
所述逆变回路包括至少一个第一类半桥开关功率单元,每个所述第一类半桥开关功率单元包括由两个并联桥臂组成的第一类双压降半桥逆变器,当所述第一类半桥开关功率单元为多个时,所述第一类半桥开关功率单元之间并联连接;
所述桥臂包括第一类桥臂和第二类桥臂,所述第一类桥臂与第二类桥臂并联组成第一类双压降半桥逆变器;
所述第一类桥臂的正极端连接所述直流电源单元的正极端,所述第一类桥臂的负极端连接直流电源单元的负极端;
所述第二类桥臂的负极端连接所述直流电源单元的正极端,所述第二类桥臂的正极端连接直流电源单元的负极端;
其特征在于,所述谐振网络包括由第一分压电容Cd1、第二分压电容Cd2、第三分压电容Cd3和2N个谐振模块构成的2N个谐振回路,所述谐振模块的个数与所述桥臂的个数相同,其中N为正整数;
所述第一分压电容Cd1、第二分压电容Cd2和第三分压电容Cd3依次串联于所述直流电源单元两端,所述第一分压电容Cd1的一端连接所述直流电源单元的正极端,所述第三分压电容Cd3的一端连接所述直流电源单元的负极端;
所述谐振模块包括:第一类谐振模块和第二类谐振模块,所述第一类谐振模块与所述第一类桥臂对应,所述第二类谐振模块与所述第二类桥臂对应;
所述第一类谐振模块的输入端连接于所述第一分压电容Cd1与第二分压电容Cd2之间,第一类谐振模块的输出端与所述第一类桥臂的输出端连接,以形成一路所述谐振回路;
所述第二类谐振模块的输入端连接于所述第二分压电容Cd2与第三分压电容Cd3之间,第二类谐振模块的输出端与所述第二类桥臂的输出端连接,以形成一路所述谐振回路。
2.根据权利要求1所述的软开关功率放大器,其特征在于,所述滤波网络包括由第一滤波电容Cf1、第二滤波电容Cf2和2N个滤波模块构成的2N个滤波回路,所述滤波模块的个数与所述桥臂的个数相同,其中N为正整数;
所述第一滤波电容Cf1和第二滤波电容Cf2串联于所述直流电源单元两端,所述第一滤波电容Cf1的一端连接所述直流电源单元的正极端,所述第二滤波电容Cf2的一端连接所述直流电源单元的负极端,所述负载的一端连接于所述第一滤波电容Cf1与第二滤波电容Cf2之间,所述负载的另一端接地;
所述滤波模块包括:第一类滤波模块和第二类滤波模块,所述第一类滤波模块与所述第一类桥臂对应,所述第二类滤波模块与所述第二类桥臂对应;
所述第一类滤波模块的输入端连接所述第一类桥臂的输出端,所述第一类滤波模块的输出端连接于所述第一滤波电容Cf1与第二滤波电容Cf2之间;
所述第二类滤波模块的输入端连接所述第二类桥臂的输出端,所述第二类滤波模块的输出端连接于所述第一滤波电容Cf1与第二滤波电容Cf2之间。
3.一种软开关功率放大器,其特征在于,
包括:直流电源单元、逆变回路、谐振网络和滤波网络;
谐振网络连接于所述直流电源单元供电端与所述逆变回路的输出端之间;
所述逆变回路用以将所述直流电源单元输出的直流转换为交流通过所述滤波网络输送至负载;
所述逆变回路包括至少一个第一类半桥开关功率单元,每个所述第一类半桥开关功率单元包括由两个并联桥臂组成的第一类双压降半桥逆变器,当所述第一类半桥开关功率单元为多个时,所述第一类半桥开关功率单元之间并联连接;
所述桥臂包括第一类桥臂和第二类桥臂,所述第一类桥臂与第二类桥臂并联组成第一类双压降半桥逆变器;
所述第一类桥臂的正极端连接所述直流电源单元的正极端,所述第一类桥臂的负极端连接直流电源单元的负极端;
所述谐振网络包括由第一分压电容Cd1、第二分压电容Cd2、第三分压电容Cd3和4N个谐振模块构成的4N个谐振回路,所述谐振模块的个数与所述桥臂的个数相同,其中N为正整数;
所述逆变回路还包括至少一个第二类半桥开关功率单元,所述第二类半桥开关功率单元的个数与所述第一类半桥开关功率单元的个数相同;所述第二类半桥开关功率单元与第一类半桥开关功率单元一一对应,所述第一类半桥开关功率单元与相应的所述第二类半桥开关功率单元并联形成双压降全桥逆变器;
所述桥臂还包括第三类桥臂和第四类桥臂,所述第三类桥臂与第四类桥臂并联组成第二类双压降半桥逆变器;
所述第三类桥臂的正极端连接所述直流电源单元的正极端,所述第三类桥臂的负极端连接直流电源单元的负极端;
所述第四类桥臂的负极端连接所述直流电源单元的正极端,所述第四类桥臂的正极端连接直流电源单元的负极端;
所述第二类桥臂的负极端连接所述直流电源单元的正极端,所述第二类桥臂的正极端连接直流电源单元的负极端;所述第一分压电容Cd1、第二分压电容Cd2和第三分压电容Cd3依次串联于所述直流电源单元两端,所述第一分压电容Cd1的一端连接所述直流电源单元的正极端,所述第三分压电容Cd3的一端连接所述直流电源单元的负极端;
所述谐振模块包括:第一类谐振模块、第二类谐振模块、第三类谐振模块和第四类谐振模块,所述第一类谐振模块与所述第一类桥臂对应,所述第二类谐振模块与所述第二类桥臂对应,所述第三类谐振模块与所述第三类桥臂对应,所述第四类谐振模块与所述第四类桥臂对应;
所述第一类谐振模块的输入端连接于所述第一分压电容Cd1与第二分压电容Cd2之间,第一类谐振模块的输出端与所述第一类桥臂的输出端连接,以形成一路所述谐振回路;
所述第二类谐振模块的输入端连接于所述第二分压电容Cd2与第三分压电容Cd3之间,第二类谐振模块的输出端与所述第二类桥臂的输出端连接,以形成一路所述谐振回路;
所述第三类谐振模块的输入端连接于所述第一分压电容Cd1与第二分压电容Cd2之间,第三类谐振模块的输出端与所述第三类桥臂的输出端连接,以形成一路所述谐振回路;
所述第四类谐振模块的输入端连接于所述第二分压电容Cd2与第三分压电容Cd3之间,第四类谐振模块的输出端与所述第四类桥臂的输出端连接,以形成一路所述谐振回路。
4.根据权利要求3所述的软开关功率放大器,其特征在于,所述滤波网络包括由第一滤波电容Cf1、第二滤波电容Cf2、第三滤波电容Cf3、第四滤波电容Cf4和4N个滤波模块构成的4N个滤波回路,所述滤波模块的个数与所述桥臂的个数相同,其中N为正整数;
所述第一滤波电容Cf1和第二滤波电容Cf2串联于所述直流电源单元两端,所述第一滤波电容Cf1的一端连接所述直流电源单元的正极端,所述第二滤波电容Cf2的一端连接所述直流电源单元的负极端,所述负载的一端连接于所述第一滤波电容Cf1与第二滤波电容Cf2之间;
所述第三滤波电容Cf3和第四滤波电容Cf4串联于所述直流电源单元两端,所述第三滤波电容Cf3的一端连接所述直流电源单元的正极端,所述第四滤波电容Cf4的一端连接所述直流电源单元的负极端,所述负载的另一端连接于所述第三滤波电容Cf3与第四滤波电容Cf4之间;
所述滤波模块包括:第一类滤波模块、第二类滤波模块、第三类滤波模块和第四类滤波模块,所述第一类滤波模块与所述第一类桥臂对应,所述第二类滤波模块与所述第二类桥臂对应,所述第三类滤波模块与所述第三类桥臂对应,所述第四类滤波模块与所述第四类桥臂对应;
所述第一类滤波模块的输入端连接所述第一类桥臂的输出端,所述第一类滤波模块的输出端连接于所述第一滤波电容Cf1与第二滤波电容Cf2之间;
所述第二类滤波模块的输入端连接所述第二类桥臂的输出端,所述第二类滤波模块的输出端连接于所述第一滤波电容Cf1与第二滤波电容Cf2之间;
所述第三类滤波模块的输入端连接所述第三类桥臂的输出端,所述第三类滤波模块的输出端连接于所述第三滤波电容Cf3与第四滤波电容Cf4之间;
所述第四类滤波模块的输入端连接所述第四类桥臂的输出端,所述第四类滤波模块的输出端连接于所述第三滤波电容Cf3与第四滤波电容Cf4之间。
5.一种软开关功率放大器,其特征在于,包括:直流电源单元、逆变回路、谐振网络和滤波网络;
谐振网络连接于所述直流电源单元供电端与所述逆变回路的输出端之间;
所述逆变回路用以将所述直流电源单元输出的直流转换为交流通过所述滤波网络输送至负载;
所述逆变回路包括至少一个第一类半桥开关功率单元,每个所述第一类半桥开关功率单元包括由两个并联桥臂组成的第一类双压降半桥逆变器,当所述第一类半桥开关功率单元为多个时,所述第一类半桥开关功率单元之间并联连接;
所述桥臂包括第一类桥臂和第二类桥臂,所述第一类桥臂与第二类桥臂并联组成第一类双压降半桥逆变器;
所述第一类桥臂的正极端连接所述直流电源单元的正极端,所述第一类桥臂的负极端连接直流电源单元的负极端;
所述第二类桥臂的负极端连接所述直流电源单元的正极端,所述第二类桥臂的正极端连接直流电源单元的负极端;
所述谐振网络包括由第一分压电容Cd1、第二分压电容Cd2、第三分压电容Cd3和6N个谐振模块构成的6N个谐振回路,所述谐振模块的个数与所述桥臂的个数相同,其中N为正整数;
所述逆变回路还包括至少一个第二类半桥开关功率单元,所述第二类半桥开关功率单元的个数与所述第一类半桥开关功率单元的个数相同;所述第二类半桥开关功率单元与第一类半桥开关功率单元一一对应,所述第一类半桥开关功率单元与相应的所述第二类半桥开关功率单元并联形成双压降全桥逆变器;
所述桥臂还包括第三类桥臂和第四类桥臂,所述第三类桥臂与第四类桥臂并联组成第二类双压降半桥逆变器;
所述第三类桥臂的正极端连接所述直流电源单元的正极端,所述第三类桥臂的负极端连接直流电源单元的负极端;
所述第四类桥臂的负极端连接所述直流电源单元的正极端,所述第四类桥臂的正极端连接直流电源单元的负极端;
所述逆变回路还包括至少一个第三类半桥开关功率单元,所述第三类半桥开关功率单元的个数与所述第一类半桥开关功率单元的个数及所述第二类半桥开关功率单元的个数相同;所述第三类半桥开关功率单元与第一类半桥开关功率单元及所述第二类半桥开关功率单元一一对应,所述第三类半桥开关功率单元与相应的所述第一类半桥开关功率单元及所述第二类半桥开关功率单元并联形成三相双压降全桥逆变器;
所述桥臂还包括第五类桥臂和第六类桥臂,所述第五类桥臂与第六类桥臂并联组成第三类双压降半桥逆变器;
所述第五类桥臂的正极端连接所述直流电源单元的正极端,所述第五类桥臂的负极端连接直流电源单元的负极端;
所述第六类桥臂的负极端连接所述直流电源单元的正极端,所述第六类桥臂的正极端连接直流电源单元的负极端;
所述第一分压电容Cd1、第二分压电容Cd2和第三分压电容Cd3依次串联于所述直流电源单元两端,所述第一分压电容Cd1的一端连接所述直流电源单元的正极端,所述第三分压电容Cd3的一端连接所述直流电源单元的负极端;
所述谐振模块包括:第一类谐振模块、第二类谐振模块、第三类谐振模块、第四类谐振模块、第五类谐振模块和第六类谐振模块,所述第一类谐振模块与所述第一类桥臂对应,所述第二类谐振模块与所述第二类桥臂对应,所述第三类谐振模块与所述第三类桥臂对应,所述第四类谐振模块与所述第四类桥臂对应,所述第五类谐振模块与所述第五类桥臂对应,所述第六类谐振模块与所述第六类桥臂对应;
所述第一类谐振模块的输入端连接于所述第一分压电容Cd1与第二分压电容Cd2之间,第一类谐振模块的输出端与所述第一类桥臂的输出端连接,以形成一路所述谐振回路;
所述第二类谐振模块的输入端连接于所述第二分压电容Cd2与第三分压电容Cd3之间,第二类谐振模块的输出端与所述第二类桥臂的输出端连接,以形成一路所述谐振回路;
所述第三类谐振模块的输入端连接于所述第一分压电容Cd1与第二分压电容Cd2之间,第三类谐振模块的输出端与所述第三类桥臂的输出端连接,以形成一路所述谐振回路;
所述第四类谐振模块的输入端连接于所述第二分压电容Cd2与第三分压电容Cd3之间,第四类谐振模块的输出端与所述第四类桥臂的输出端连接,以形成一路所述谐振回路;
所述第五类谐振模块的输入端连接于所述第一分压电容Cd1与第二分压电容Cd2之间,第五类谐振模块的输出端与所述第五类桥臂的输出端连接,以形成一路所述谐振回路;
所述第六类谐振模块的输入端连接于所述第二分压电容Cd2与第三分压电容Cd3之间,第六类谐振模块的输出端与所述第六类桥臂的输出端连接,以形成一路所述谐振回路。
6.根据权利要求5所述的软开关功率放大器,其特征在于,所述滤波网络包括由第一滤波电容Cf1、第二滤波电容Cf2、第三滤波电容Cf3、第四滤波电容Cf4、第五滤波电容Cf5、第六滤波电容Cf6和6N个滤波模块构成的6N个滤波回路,所述滤波模块的个数与所述桥臂的个数相同,其中N为正整数;
所述第一滤波电容Cf1和第二滤波电容Cf2串联于所述直流电源单元两端,所述第一滤波电容Cf1的一端连接所述直流电源单元的正极端,所述第二滤波电容Cf2的一端连接所述直流电源单元的负极端,所述负载的第一端连接于所述第一滤波电容Cf1与第二滤波电容Cf2之间;
所述第三滤波电容Cf3和第四滤波电容Cf4串联于所述直流电源单元两端,所述第三滤波电容Cf3的一端连接所述直流电源单元的正极端,所述第四滤波电容Cf4的一端连接所述直流电源单元的负极端,所述负载的第二端连接于所述第三滤波电容Cf3与第四滤波电容Cf4之间;
所述第五滤波电容Cf5和第六滤波电容Cf6串联于所述直流电源单元两端,所述第五滤波电容Cf5的一端连接所述直流电源单元的正极端,所述第六滤波电容Cf6的一端连接所述直流电源单元的负极端,所述负载的第三端连接于所述第五滤波电容Cf5与第六滤波电容Cf6之间;
所述滤波模块包括:第一类滤波模块、第二类滤波模块、第三类滤波模块、第四类滤波模块、第五类滤波模块和第六类滤波模块,所述第一类滤波模块与所述第一类桥臂对应,所述第二类滤波模块与所述第二类桥臂对应,所述第三类滤波模块与所述第三类桥臂对应,所述第四类滤波模块与所述第四类桥臂对应,所述第五类滤波模块与所述第五类桥臂对应,所述第六类滤波模块与所述第六类桥臂对应;
所述第一类滤波模块的输入端连接所述第一类桥臂的输出端,所述第一类滤波模块的输出端连接于所述第一滤波电容Cf1与第二滤波电容Cf2之间;
所述第二类滤波模块的输入端连接所述第二类桥臂的输出端,所述第二类滤波模块的输出端连接于所述第五滤波电容Cf5与第六滤波电容Cf6之间;
所述第三类滤波模块的输入端连接所述第三类桥臂的输出端,所述第三类滤波模块的输出端连接于所述第三滤波电容Cf3与第四滤波电容Cf4之间;
所述第四类滤波模块的输入端连接所述第四类桥臂的输出端,所述第四类滤波模块的输出端连接于所述第一滤波电容Cf1与第二滤波电容Cf2之间;
所述第五类滤波模块的输入端连接所述第五类桥臂的输出端,所述第五类滤波模块的输出端连接于所述第五滤波电容Cf5与第六滤波电容Cf6之间;
所述第六类滤波模块的输入端连接所述第六类桥臂的输出端,所述第六类滤波模块的输出端连接于所述第三滤波电容Cf3与第四滤波电容Cf4之间。
CN201711288641.1A 2017-12-07 2017-12-07 软开关功率放大器 Active CN107947616B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711288641.1A CN107947616B (zh) 2017-12-07 2017-12-07 软开关功率放大器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711288641.1A CN107947616B (zh) 2017-12-07 2017-12-07 软开关功率放大器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107947616A CN107947616A (zh) 2018-04-20
CN107947616B true CN107947616B (zh) 2019-12-31

Family

ID=61946159

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711288641.1A Active CN107947616B (zh) 2017-12-07 2017-12-07 软开关功率放大器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107947616B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111164869B (zh) 2018-01-23 2023-03-24 华为数字能源技术有限公司 功率转换器

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08340676A (ja) * 1995-06-14 1996-12-24 Toshiba Corp 共振型電力変換装置の制御方法及びその制御装置
WO2003026119A1 (en) * 2001-09-21 2003-03-27 Abb Ab An arcp converter and a method for control thereof
CN101388612A (zh) * 2007-09-14 2009-03-18 力博特公司 一种开关电源中软开关电路的控制方法
CN101938126A (zh) * 2010-08-17 2011-01-05 南京航空航天大学 基于滞环控制的双降压半桥并联型有源电力滤波器
CN103001522A (zh) * 2012-10-19 2013-03-27 南京航空航天大学 无源无损软开关双降压式全桥逆变器
CN103107720A (zh) * 2012-09-05 2013-05-15 南京航空航天大学 一种三电感双Buck逆变器
CN206237330U (zh) * 2016-11-15 2017-06-09 上海英孚特电子技术有限公司 一种非隔离式微型光伏并网逆变器

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08340676A (ja) * 1995-06-14 1996-12-24 Toshiba Corp 共振型電力変換装置の制御方法及びその制御装置
WO2003026119A1 (en) * 2001-09-21 2003-03-27 Abb Ab An arcp converter and a method for control thereof
CN101388612A (zh) * 2007-09-14 2009-03-18 力博特公司 一种开关电源中软开关电路的控制方法
CN101938126A (zh) * 2010-08-17 2011-01-05 南京航空航天大学 基于滞环控制的双降压半桥并联型有源电力滤波器
CN103107720A (zh) * 2012-09-05 2013-05-15 南京航空航天大学 一种三电感双Buck逆变器
CN103001522A (zh) * 2012-10-19 2013-03-27 南京航空航天大学 无源无损软开关双降压式全桥逆变器
CN206237330U (zh) * 2016-11-15 2017-06-09 上海英孚特电子技术有限公司 一种非隔离式微型光伏并网逆变器

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Dual-Buck Half-Bridge Voltage Balancer;Xianjin Zhang,et al;《IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRIAL ELECTRONICS》;20130831;第60卷(第8期);第3158-3160页 *
辅助谐振极软开关逆变器的研究;毋勐漾;《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技II辑,C042-456》;20160315(第3期);同上 *
辅助谐振极软开关逆变器的研究;毋勐漾;《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技II辑,C042-456》;20160315(第3期);第17-18页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN107947616A (zh) 2018-04-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9520792B2 (en) Staggered parallel three-level DC/DC converter and AC/DC converter
CN111697837B (zh) 基于三电平clllc谐振变换器的直流变压器拓扑及控制方法
CN111669058A (zh) 三相cllc双向直流变换器及其控制方法
US11088625B1 (en) Three-phase CLLC bidirectional DC-DC converter and a method for controlling the same
CN109039121B (zh) 一种高频隔离型交直流变换电路及其控制方法
US11171557B2 (en) Power converter
CN103812359A (zh) 一种交流-直流变换电路及其控制方法
JPWO2008020629A1 (ja) 絶縁昇圧型プッシュプル式ソフトスイッチングdc/dcコンバータ
CN1545195A (zh) 正反激双向dc-dc变换器
US11165367B2 (en) Single-stage three-phase voltage source inverter with a cascaded magnetic integrated switching inductor-capacitor network
Castelino et al. A bi-directional, isolated, single-stage, DAB-based AC-DC converter with open-loop power factor correction and other advanced features
CN102361403A (zh) 交错串联dc/dc变换器电路
CN101478238A (zh) 一种三电平并联谐振dc-dc变流器
KR102344534B1 (ko) 전력변환부
CN101478252B (zh) X-无直流滤波环节隔离型高频链逆变器
CN105553272A (zh) 一种抗直通半桥llc谐振变换器
CN107959432A (zh) 一种箝位电路及具有提升升压比并抑制直流母线电压尖峰的y源逆变器
CN105450030A (zh) 双变压器变绕组隔离变换器及其控制方法
CN112054687A (zh) 一种多路均流的llc谐振变换器
CN108631604B (zh) 一种环保用双变压器型零电流谐振三电平直流变换器
US8665616B2 (en) Near zero current-ripple inversion or rectification circuits
CN107947616B (zh) 软开关功率放大器
CN203722491U (zh) 一种交流-直流变换电路和交流-直流变换器
CN110677027A (zh) 一种嵌位型升压功率变换电路
CN210724554U (zh) 一种嵌位型升压功率变换电路结构

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