[发明专利]用于负荷有谐振负载网络的逆变器的控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于从源中对振荡回路馈电的逆变器，其具有至少两个开关机构，其中逆变器的控制装置控制开关机构。

背景技术

在现代逆变器技术中，越来越多地将谐振开关过程用作功率半导体的开关卸载。这引起较小的开关损耗并进而也引起改进的总效率。只要逆变器负荷有谐振负载网络，则振荡回路在输出回路中活动，而不在逆变器的中间回路中活动。图1至图4示出在输出端侧对振荡回路馈电的逆变器。如图1中示出的那样，逆变器可以构成为推挽式逆变器。逆变器在此借助于中间回路电压U_zk馈电。然而，逆变器也可以构成为半桥逆变器(图2)或构成为全桥逆变器(图3)。

为了借助于逆变器对谐振负载馈电存在不同的方法。第一方法提出：借助固定的时钟频率激励逆变器的功率半导体。在此，将时钟频率选择成，使得尽可能仅出现小的开关损耗。在此，工作点可以优选选择为略微电感性。只要对串联振荡回路馈电，则只有当功率半导体的电压等于零时才接通功率半导体，而当功率半导体的电流近似为零(ZCS)时切断功率半导体(ZVS)。在该方法中不利的是，通过对功率半导体的时钟控制只有不利的调节可能性，因为脉宽调制引起高的开关损耗。另一调节可能性在于所馈电的逆变器的中间回路电压U_zk变化。中间回路电压例如可以借助于DC/DC转换器来设定，如这在图4中示出。

在第二可行的方法中，可以通过逆变器的时钟频率来调节输出量。该方法利用输出端侧的振荡回路的频率相关性。在此，控制装置利用高于谐振频率的频率对功率半导体进行时钟控制，使得始终确保电感性的运行。该方法具有下述缺点：尽管在ZVS中接通，但是功率半导体必须持续地切断一定的电流，由此形成开关损耗。

第三可行的方法提供对传递介质的变化、例如由于机械影响引起的电感变化、电容老化、发热等进行匹配的优点。在此，必须进行测量，所述测量实现对时钟控制进行时钟预设。在应用串联振荡回路时，在大多数应用中，输出电流的测量就足够并且所述输出电流作为反向的激励信号转发给功率半导体。在此，180°的相移实现系统的起振。

在上述方法中可行的是，也通过中间回路电压进行调节，然而由此必须在逆变器之前连接DC/DC转换器形式的另一功率级，由此不利地使总效率变差。

从DE 101 15 326中已知用于激励逆变器的桥支路中的可断开的半导体开关的方法，所述半导体开关用于对连接于逆变器的输出端的并联振荡回路供电，其中借助注入的电流驱动逆变器并且分别将至少一个二极管与半导体开关串联。从DE 101 15 326中已知的方法应用调节器，其对最佳的相角进行调控，使得在半导体开关上还有在串联二极管上出现电压尖峰。

发明内容

本发明的目的是，提供具有用于逆变器的开关机构的控制装置的逆变器，所述开关机构尤其构成为功率半导体，所述逆变器在应用对逆变器馈电的恒定的源的情况下实现将输出量调节成期望量。

根据本发明，该目的通过下述方式实现：即控制装置控制开关机构，使得在逆变器的第一模式A中经由开关机构从源中对振荡回路馈电，而在第二模式B中将振荡回路与源脱耦，其中控制装置为了调控振荡回路中的期望电流(I_{p_soll})或者振荡回路上的期望电压(U_{p_soll})而在这两个模式A和B之间来回切换。

在此，经由这两个模式A和B的持续时间、尤其经由其占空比在应用串联振荡回路时调控期望电流或者在应用并联振荡回路时调控期望电压。在此，控制装置软性激励开关机构，使得一个模式活动的持续时间等于或长于振荡回路的谐振频率的周期持续时间。控制开关机构的控制信号(尤其是选通信号)的开关频率在模式A中与振荡回路的谐振频率相关，通常最低大于谐振频率。在此，控制装置或调节器可以有利地构成为，使得借以将开关机构在模式A中开关的开关频率由振荡回路的频率确定。

逆变器可以通过桥式电路实现。所述桥式电路可以构成为半桥或全桥或推挽式装置。在其桥支路中，设置有开关机构，其中通过振荡回路形成横向支路。在应用半控的逆变器时，可在未受控的桥支路中设有电容器，如其在图2中示出。