[发明专利]一种大功率软开关斩波电路

说明书

技术领域

本发明属感应加热电源领域，涉及感应加热电源的一种大功率感应加热电源软开关斩波电路。

背景技术

感应加热电源是根据电磁感应原理和焦耳－楞次定理，利用涡流进行加热，加热速度快，效率高，自动化程高，节能环保。感应加热电源技术的发展与功率半导体器件的发展密切相关，随着功率器件的大容量化、高频化，进而带动了感应加热电源的大容量化和高频化。

目前，并联谐振型感应加热电源输出功率的调节主要是通过调节直流侧电压来实现，直流侧调功主要有晶闸管相控整流调压调功和直流斩波调压调功两大类。

晶闸管相控整流技术是指通过调节晶闸管的导通角，使其输出电压值连续可调，实现系统的功率调节，在感应加热系统中，一般采用三相桥式相控整流电路。这种调功方式已经比较成熟，成本较低。但是，晶闸管相控整流调压电路在控制角较大的情况下，输入功率因数很低，输入电流波形为尖峰脉冲，谐波含量很高，对电网形成了较大的污染。而且晶闸管整流调压电路的EMI非常大，对周边的电气设备以及自身的控制电路将产生较大干扰。

直流斩波调压调功是指在直流母线侧采用降压斩波电路，通过改变占空比的大小来调节直流输出电压，实现对输出功率的调节。该调功方式的主电路采用二极管不可控整流电路，和晶闸管相控整流电路相比提高了电网侧功率因数，减小了对电网的污染。但是Buck电路中的功率开关器件的接通和断开属于硬开关，在开关过程中，器件上存在电压和电流重叠时间，开关损耗比较大，所以不适于应用在高频及大容量系统中。

发明内容

随着感应加热电源朝着高频化及大容量化的方向发展，为了充分发挥直流调压调功电路的优点，同时克服其缺点，本发明公开一种大功率软开关斩波电路。

本发明为解决上述问题所采用的技术方案是：

一种大功率软开关斩波电路，包括软开关斩波模块、变压器T1、高频整流半导体器件D7、D8、D9、D10、电抗器L2、电容器C3，由软开关斩波模块通过变压器T1、与电抗器L2、电容器C3电连接构成，桥式电路由高频整流半导体器件D7、D8、D9、D10组成；

所述的软开关斩波模块由三相整流器通过电抗器L1、直流接触器KM1、电容器C1与谐振H桥电连接构成，所述谐振H桥由MOS管Q1、Q2、Q3、Q4、整流管DQ1、DQ2、DQ3、DQ4、电容CQ1、CQ2、Cb和变压器T1组成，一路由一个MOS管Q1输出端通过整流管DQ1、电容CQ1的并联电路，与另一个MOS管Q2输出端通过整流管DQ2、电容CQ2的并联电路再串联构成；该串联点a通过电容Cb、变压器漏感L1k电连接构成的输出端为H桥输出电压Uinv一端；另一路由一个MOS管Q3输出端通过整流管DQ3串联电路，与一个MOS管Q4输出端通过整流管DQ4串联电路再串联构成；该串联点b的输出端为H桥输出电压Uinv另一端；构成全桥软开关斩波模块；其中电容器C1的两端连接有霍尔电压传感器CHV1，直流接触器KM1与电容器C1之间连接有霍尔电流传感器CHK1。

一种大功率斩波开关电路，所述MOS管Q1、Q2、Q3、Q4或替换为晶闸管、IGBT ；其中Q1栅源极驱动信号连接G1、E1， Q2栅源极驱动信号连接G2、E2， Q3栅源极驱动信号连接G3、E3， Q4栅源极驱动信号连接G4、E4。

一种大功率软开关斩波电路，所述的霍尔电压传感器电源端CHV1的15V+、15V-连接外部电源+15V、-15V；采样端DCVP、DCVN为采样输出电压信号。

一种大功率软开关斩波电路，所述的若干个软开关斩波模块与变压器电连接组成的软开关斩波电路，其中的变压器包括：单个变压器初级多绕组次级单绕组输出，多个变压器次级绕组串联输出，多个变压器次级绕组并联输出。

第一种由若干个软开关斩波模块的输出端分别与单个次级单绕组、初级多绕组的变压器对应的初级多绕组相连构成；

第二种由若干个软开关斩波模块的输出端分别与多个一比一绕组变压器次级绕组串联的变压器对应的初级绕组相连构成；

第三种由若干个软开关斩波模块的输出端分别与多个一比一绕组变压器次级绕组并联的变压器对应的初级绕组相连构成。

一种大功率软开关斩波电路的工作方法，整流二极管D1、D2、D3、D4组成的三相不控整流电路，将工频三相交流电变为脉动的直流，电抗器L1限制整流后直流脉动的副值，使其变为平滑的直流；

启动时，直流接触器与电容器C1形成软启动回路，谐振H桥直流母线电压Ud1缓慢上升，减少启动过程中的电流冲击；