[发明专利]高频链矩阵式逆变器同步且倍频的锯齿形载波发生电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种锯齿形载波信号发生电路，特别涉及一种高频链矩阵式变换器同步且倍频的锯齿形载波发生电路，属于电力电子功率变换器PWM载波信号生成领域。

背景技术

逆变器是一种把直流电能装换成交流电能的拓扑装置。高频链逆变器采用高频变压器替代工频变压器克服了传统变压器的隔离应用的缺点。

高频链矩阵式逆变器的变换过程顺序有DC/HFAC/LFAC三种功率特征，其中，HFAC：高频交流，LFAC：低频交流。可知此类逆变器中出现了DC/AC即直流/交流逆变环节，该环节位于变压器原边，又可知也出现了AC/AC即交流/交流变换环节，该环节也常称为周波变换器或矩阵变换器环节位于变压器副边。矩阵变换器与传统变换器相比，没有中间储能环节，采用双向开关，可以实现能量的双向流动，结构紧凑、体积小、效率高，且输出电压幅值和频率可以独立控制。

PWM控制技术是在电力电子领域有着广泛的应用，并对电力电子技术产生了十分深远影响的一项技术。PWM控制的思想源于通信技术，电力电子全控型器件的发展使得实现PWM控制变得容易。PWM控制技术在逆变电路中的应用最具代表性，特别是由于在逆变电路中广泛而成功的应用，奠定了PWM控制技术在电力电子技术中的突出地位。常用的PWM控制技术有计算法和调制法，其中计算法根据逆变电路的正弦波输出频率、幅值和半个周期内的脉冲数，将PWM波形中各脉冲的宽度和间隔准确计算出来，按照计算结果控制逆变电路中各开关器件的通断，得到所需要的PWM波形。调制法是把希望输出的波形作为调制信号，把接受调制的信号作为载波，通过信号波的调制得到所期望的PWM波形，通常采用等腰三角波或锯齿波作为载波。

在电力电子变换器控制中，载波作为产生PWM斩控波形的基础信号可通过数字计算或模拟振荡的形式发生，现有技术中产生的锯齿形载波信号是单独无同步的，用于满足普通电力电子变换器的PWM控制要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适合于高频链矩阵式逆变器使用的，可使接于变压器副边的矩阵变换器PWM控制用载波信号，与接于高频链变压器原边的高频逆变器输出交流方波具有同步且倍频特征的锯齿形载波发生电路。

本发明所采用的技术方案包括逆变器方波检测与整形电路、方波三角波变换电路、电平调整电路、双向开关的选通触发及倍频锯齿波产生电路。首先是对高频链变压器原边的高频方波逆变电路通过信号变压器进行信号检测，并将检测所得方波通过运放环节进行整形和正反向处理，得到一组正负互补的复位方波和一个变换用方波，变换用方波通过运放环节产生三角波，三角波再经过电平调整得到正负幅值对称的正斜率三角波，同时该对称的三角波通过反相器反向得到负斜率三角波，将正负斜率两种三角波分别作为CD4016两个双向开关的输入信号，将正负互补的复位方波分别作为CD4016两个双向开关的复位信号，将CD4016两个双向开关的输出信号通过电阻共地连接，则在输出端产生与信号变压器检出信号同步且倍频的锯齿形载波信号。

本发明的有益效果是：可以为高频链矩阵式逆变器的变压器副边矩阵变换器产生用于PWM调制的，与变压器原边逆变器输出信号同步且倍频的锯齿形载波，依此进行PWM控制时可以保障副边矩阵式变换器的开关动作与变压器原边逆变器输出信号同步，且有利于实现矩阵式变换器的软开关。

附图说明

图1为本发明所提及的高频链矩阵式逆变器举例。

图2为本发明的同步且倍频的锯齿形载波转换系统框图。

图3为本发明所设计的逆变器输出检出及复位方波的产生电路。

图4为本发明所设计的方波-三角波转换电路。

图5为本发明所设计的三角波输入同步且倍频的锯齿形载波发生电路。

图中标记有R的元件为电阻，标记有S的元件为高频链功率变换电路的电力电子器件，标记有T的元件为变压器，标记有C的元件为电容，标记有D的元件为二极管，标记为AMP的元件为运算放大器，标记为CD4016的U8A和U8B是集成式双向开关器件的两个开关部件。

具体实施方式