[发明专利]谐振电感分段串联电容谐振电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种适用于谐振变换器的谐振电感分段串联电容谐振电路，属于电能变换领域。

背景技术

谐振变换器具有高效率、高功率密度以及良好的EMI特性，在功率变换场合得到了广泛的应用。通过引入谐振网络，来得到部分谐振或是完全谐振的电压或电流，实现谐振变换器的软开关，获得高效率及高功率密度的特性。谐振电感和谐振电容作为谐振网络中不可或缺的部分，可用来获得所需的谐振波形和输出特性。

电感、电容串联谐振电路是常用的谐振网络，通过调整工作频率可以灵活地控制谐振网络的阻抗特性和输出特性。由于谐振电容电压与谐振电感电压相位相反，也会称谐振电容为谐振电感的补偿电容。当待补偿谐振电感感抗较大，负载较重时，串联谐振电容的电流会增大，引起谐振电容的电压应力显著增加，使得串联谐振电容成为影响谐振变换器可靠性的重要因素之一。为了解决该问题，常用的方法是将单个谐振电容替代为多个谐振电容的串并联组合，从而降低单个电容的电压及电流应力。采用这种方法对改善谐振电容自身的电压及电流应力十分有效，但无法解决重载时由谐振电容所引起的谐振电感绕组端电压较高的问题。谐振电感绕组的端电压为输入电压与谐振电容电压叠加而成，谐振电容电压过高相应导致电感绕组端电压过高，引起绝缘困难和高压导致的无功损耗。孙泽，王钢.谐振技术及其应用[J].电源技术应用，2002,5(3)：93-96中指出谐振电感存在高压时，会增加电感元件的高频损耗，使得电感发热，引起绝缘问题，影响变换器的正常运行。赵修科.磁性元器件分册[M].第一版，沈阳：辽宁科学技术出版社，2002，99-100则叙述了可以通过采用梯式线圈结构或者蜂房式绕制方法来减小相邻绕组间的电位差，从而减少绝缘层的电场储能和绕组等效寄生电容以及所引起的无功损耗。

无论是单个谐振电容还是采用多个谐振电容的串并联组合，都是利用串联谐振电容的电压对谐振电感待补偿感抗的压降进行集中补偿，我们称其为集中式补偿方法。显然，只要是集中式补偿方法，谐振电感绕组与谐振电容或谐振电容网络的电路连接关系就不变，谐振电感绕组的端电压与输入电压及谐振电容电压或谐振电容网络电压的数量关系也不发生改变，则重载时谐振电感绕组端电压过高的问题就不能得到解决。

如何找到合理的补偿方法，在补偿谐振电感压降的同时，既能降低单个谐振电容的电压及电流应力，又能降低电感绕组的电压应力，成为本发明的设计重点。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有谐振变换器中电感、电容串联谐振电路采用的集中式补偿方法无法解决谐振电感绕组电压应力过高的缺点，提出一种新型的谐振电感、谐振电容串联谐振电路。

本发明的目的是通过以下方案实施的：待串联补偿的谐振电感绕组由若干绕组段串联组成，其中至少有一对相邻的绕组段间还串有谐振电容。所述的谐振电感分段串联电容谐振电路能够改变谐振电感各绕组段两端的电位，从而减小谐振电感绕组的电压应力，解决高压所带来的绝缘以及无功损耗问题。

所述的谐振电感分段串联电容谐振电路，其特征在于：所述若干绕组段匝数相等或不相等。

所述的谐振电感分段串联电容谐振电路，其特征在于：所述补偿电容为单一电容或多个电容串并联组合而成。

所述的谐振电感分段串联电容谐振电路，其特征在于：上述待串联补偿的谐振电感绕组的始端或/和末端还串有谐振电容。

一种谐振电感分段串联电容谐振电路，其特征在于：待串联补偿的谐振电感由若干独立电感串联组成，至少有一对相邻的独立电感间还串有谐振电容。

上述独立电感中至少有一个独立电感由若干绕组段串联组成，其中至少有一对相邻的绕组段间还串有谐振电容。

所述的谐振电感分段串联电容谐振电路，其特征在于：所述若干独立电感的感值相等或不相等。

所述的谐振电感分段串联电容谐振电路，其特征在于：所述谐振电容为单一电容或多个电容串并联组合而成。

所述的谐振电感分段串联电容谐振电路，其特征在于：上述待串联补偿的谐振电感的始端或/和末端还串有谐振电容。

本发明相比于现有技术有如下优点：

现有谐振变换器中电感、电容串联谐振电路多采用集中式串联谐振电容的补偿方法，负载较重或是电路中感抗较大时，谐振电感绕组的电压应力较高，给谐振电感的绝缘以及变换器的安全工作带来了隐患。