[发明专利]驱动电路

说明书

一种用于驱动感应加热系统的驱动电路具有具有第一支路和第二支路的全桥逆变器。第一支路和第二支路中的每一个支路都具有高侧开关和低侧开关。驱动电路具有将由全桥逆变器驱动以生成磁场的线圈，用于实现高侧开关和低侧开关的零电压切换的多个第一谐振网络，以及各自用于向线圈提供恒定电流输出的多个第二谐振网络。

技术领域

本发明涉及一种用于驱动感应加热系统的驱动电路。

背景技术

感应加热系统通过在电导体中感应涡电流来操作，其中涡电流通过改变施加到电导体的磁场进行感应。这种变化的磁场可以通过使用开关来改变施加到用于生成磁场的线圈的电流来实现。

可希望的是在感应加热系统中以高切换频率操作开关，但是已知的电路拓扑中的切换损耗可以证明在实践中获得高切换频率是禁止的。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种用于驱动感应加热系统的驱动电路，该驱动电路包括具有第一支路和第二支路的全桥逆变器，第一支路和第二支路中的每一个支路都包括高侧开关和低侧开关，由全桥逆变器驱动以生成磁场的线圈，用于实现高侧开关和低侧开关的零电压切换的多个第一谐振网络，以及，各自向线圈提供恒定电流输出的多个第二谐振网络。

根据本发明的第一方面的驱动电路可以是有利的，因为驱动电路包括多个第一谐振网络和多个第二谐振网络，多个第一谐振网络用于实现高侧开关和低侧开关的零电压切换，第二多谐振网络各自用于向线圈提供恒定电流输出。

特别地，通过利用多个第一谐振网络来实现零电压切换，可以减少与高侧开关和低侧开关相关联的切换损耗，从而使得开关能够以比在硬切换条件下操作的开关更高的频率来操作。通过以更高的频率操作感应加热系统，可以减小所需线圈的尺寸，这可以导致并入感应加热系统的产品的形状因子更小。

然而，在感应加热过程中，由线圈传输的磁场可能会根据由感受器承载的负载而变化，因为变化的负载可以影响有效电阻负载，从而引起通过线圈的电流发生改变。这种电流变化可能是不希望的，并且可能导致输送到负载的功率减少。而且，如果没有负载则可能会发生短路。这样的问题可以通过利用多个第二谐振网络来向线圈提供恒定电流输出(即与电阻负载无关的恒定电流)来缓解。

第一谐振网络中的每一个第一谐振网络可以包括串联连接的电感器和电容器。第一谐振网络中的每一个第一谐振网络可以包括连接到第一支路和第二支路中相应一个的高侧与低侧开关之间的公共节点的电感器，以及，与电感器串联连接的电容器，该电容器接地。与例如为每个高侧开关和低侧开关提供谐振网络的布置相比，这种布置可以最小化所需的电感器的数量。第一谐振网络中的每一个第一谐振网络可以与低侧开关中相应一个并联连接。

第一谐振网络中的每一个第一谐振网络可以与相应的高侧开关或低侧开关并联连接，例如使得存在与每个高侧或低压侧开关相关联的一个第一谐振网络。这可以降低第一谐振网络的每个电感器所需的额定电压，并且可以降低在发生高电压切换时的切换损耗。

多个第二谐振网络中的每一个第二谐振网络可以包括LCL谐振电路。多个第二谐振网络中的每一个第二谐振网络可以限定一阻抗变换网络。使用这样的LCL谐振电路可以向线圈提供恒定电流输出。LCL谐振电路中的每一个LCL谐振电路可以包括串联连接的第一电感器和第二电感器，电容器并联连接在第一电感器和第二电感器之间的点处。每个LCL谐振电路的第一电感器和第二电感器可以与线圈串联连接，而每个LCL谐振电路的电容器可以与该线圈并联连接。每个LCL谐振电路的第一电感器和第二电感器可以与有效电阻负载串联连接，而每个LCL谐振电路的电容器可以与该有效电阻负载并联连接。

线圈可以形成LCL谐振电路中每一个LCL谐振电路的一部分。例如，每个LCL谐振电路可以包括与线圈串联连接的第一电感器，以及并联连接在第一电感器与线圈之间的点处的电容器。这里，线圈可以充当LCL谐振电路中每一个LCL谐振电路的第二电感器。与例如在驱动电路中除线圈之外LCL谐振电路还使用单独的电感器的驱动电路相比，这可以减少该驱动电路所需的部件的数量，这可以降低复杂性和成本。