[发明专利]双频率感应加热电源及其逆变电路的控制方法

权利要求书

1.双频率感应加热电源，其特征在于，包括二极管箝位全桥多电平逆变电路(2)，所述二极管箝位全桥多电平逆变电路(2)分别与直流电源(1)和单感应线圈负载电路(3)连接；

所述二极管箝位全桥多电平逆变电路(2)由三个串联支路并联而成，串联支路一由分压电容C₁和分压电容C₂串联组成，串联支路二由功率开关管MOSFET G_a1、功率开关管MOSFET G_a2、功率开关管MOSFET G_a3、功率开关管MOSFET G_a4串联组成，串联支路三由功率开关管MOSFET G_b1、功率开关管MOSFET G_b2、功率开关管MOSFET G_b3、功率开关管MOSFET G_b4串联组成；所述分压电容C₁、功率开关管MOSFET G_a1的漏极、功率开关管MOSFET G_b4的漏极分别与直流电源(1)的正极连接，所述分压电容C₂、功率开关管MOSFET G_a4的源极、功率开关管MOSFET G_b1的源极分别与直流电源(1)的负极连接；所述功率开关管MOSFET G_a2和功率开关管MOSFET G_a3还并联有箝位支路一，箝位支路一由二极管VD₁和二极管VD₂串联组成，所述功率开关管MOSFET G_b3和功率开关管MOSFET G_b2之间还并联有箝位支路二，箝位支路二由二极管VD₃和二极管VD₄串联组成；所述分压电容C₁和分压电容C₂之间的节点、二极管VD₁和二极管VD₂之间的节点、二极管VD₃和二极管VD₄之间的节点均接地。

2.如权利要求1所述的双频率感应加热电源，其特征在于，所述单感应线圈负载电路(3)由感应线圈L和辅助谐振电路连接组成，所述辅助谐振电路由谐振电感L₁和谐振电容C₃串联后再与谐振电容C₄并联而成。

3.如权利要求1所述的双频率感应加热电源，其特征在于，所述辅助谐振电路连接至功率开关管MOSFET G_a2和功率开关管MOSFET G_a3之间的节点，所述感应线圈L连接至功率开关管MOSFET G_b2和功率开关管MOSFET G_b3之间的节点。

4.用于双频率感应加热电源的二极管箝位全桥多电平逆变电路的控制方法，具体包括以下步骤：

步骤1：-θ₁～θ₁区间，功率开关管MOSFET G_b3、功率开关管MOSFET G_a3与二极管VD₂、二极管VD₃导通，二极管箝位全桥多电平逆变电路(2)输出零电压；

步骤2：θ₁～θ₁+α区间，二极管箝位全桥多电平逆变电路(2)输出电流通过功率开关管MOSFET G_b1、功率开关管MOSFET G_b2、功率开关管MOSFET G_a2、功率开关管MOSFET G_a1的极间反并二极管续流，二极管箝位全桥多电平逆变电路(2)输出电压E，此时输出电压已换相，输出电流未换相；

步骤3：θ₁+α～θ₂区间，功率开关管MOSFET G_a1、功率开关管MOSFET G_a2、功率开关管MOSFET G_b2、功率开关管MOSFET G_b1导通，二极管箝位全桥多电平逆变电路(2)输出电压E，输出电流换相；

步骤4：θ₂～π-θ₂区间，功率开关管MOSFET G_a1、功率开关管MOSFET G_a2、功率开关管MOSFET G_b2与二极管VD₄导通，分压电容C₁放电，分压电容C₂充电，二极管箝位全桥多电平逆变电路(2)输出电压E/2；分压电容C₁的电压降低，其变化量为ΔU_C1，分压电容C₂的电压增加，其变化量为ΔU_C2，ΔU_C2＝-ΔU_C1；

步骤5：π-θ₂～π-θ₁区间，重复所述步骤3二极管箝位全桥多电平逆变电路(2)的运行状态，二极管箝位全桥多电平逆变电路(2)输出电压E；

步骤6：π-θ₁～π+θ₁区间，功率开关管MOSFET G_a2、功率开关管MOSFET G_b2和二极管VD₄、二极管VD₁导通，二极管箝位全桥多电平逆变电路(2)输出零电压；

步骤7：π+θ₁～π+θ₁+α区间，二极管箝位全桥多电平逆变电路(2)输出电流通过功率开关管MOSFET G_a4、功率开关管MOSFETG_a3、功率开关管MOSFETG_b3、功率开关管MOSFETG_b4的极间反并二极管续流，二极管箝位全桥多电平逆变电路(2)输出电压-E，输出电压已换相，输出电流未换相；

步骤8：π+θ₁+α～π+θ₂区间，功率开关管MOSFET G_b4、功率开关管MOSFETG_b3、功率开关管MOSFETG_a3、功率开关管MOSFETG_a4导通，二极管箝位全桥多电平逆变电路(2)输出电压-E，输出电流换相；

步骤9：π+θ₂～2π-θ₂区间，二极管VD₃与功率开关管MOSFET G_b3、功率开关管MOSFET G_a3、功率开关管MOSFET G_a4导通，分压电容C₁充电，分压电容C₂放电，二极管箝位全桥多电平逆变电路(2)输出电压-E/2；分压电容C₁的电压增加ΔU_C1，分压电容C₂的电压降低ΔU_C2，ΔU_C2＝-ΔU_C1；

步骤10：2π-θ₂～2π-θ₁区间，重复所述步骤8二极管箝位全桥多电平逆变电路(2)的运行状态，二极管箝位全桥多电平逆变电路(2)输出电压-E；

其中，θ₁为开关角度一、θ₁∈[0,π/2]，θ₂为开关角度二、θ₂∈[0,π/2]，θ₂>θ₁，α为输出电流滞后于输出电压的角度。