串联谐振逆变器
串联谐振逆变电源研究
串联谐振逆变电源研究串联谐振感应加热电源在中小功率场合的应用极其广泛.串联谐振电源调功有直流调功和逆变调功两种方式.逆变侧调功方式有:脉冲频率调制,移相调功,脉冲密度调制.脉冲频率调制方式和移相调功方式.功率变化时负载的功率因素和开关频率都会发生改变.在功率很小的情况下,负载功率因数低,电源效率低.为了提高效率,有学者提出了脉冲密度调制方式,即通过调节向负载输出能量的时间比.使负载在一定的时间内自由震荡,达到调节逆变器输出功率的目的.功率变化时,感应加热电源的输出功率的目的,功率变化时,感应加热电源的输出功率因数不发生改变,始终接近1.开关损耗小、电源效率高。
但是这种调功方式电路实现复杂。
针对这个缺点，本文提出了时间分割法调制功率调节方式。
时间分割法调制可以确保逆变器电源工作在定频和定压状态。
而且实现简单、使用简单的模拟电路就可以实现。
为了实现频率自动跟踪。
本文给出了一种快速、准确、简单的频率跟踪电路。
电路结构及工作原理图1 所示为串联谐振逆变电源主电路示意图。
时间分割法调制方式是通过控制向负载输送能量的时间来控制功率。
简言之即在时间周期T 内, 电源向负载输送能量的时间为t 在时间t ～T 内不向负载输送能量, 通过改变时间t 来调节功率输出。
输出功率P =tPo/ T , Po 为电源输出额定功率。
T 的大小根据实际负载情况而定。
时间分割法调制方式控制串联谐振逆变电源开关工作模型见图2 。
控制电路图3 所示为时间分割法功率调制方式串联谐振电源控制电路图。
Pref 为给定功率, 直流侧电压Ud 和直流输入电流I d的乘积为功率反馈, PI 调节器的输出与锯齿波进行比较从而控制周期T 内芯片8 脚高电平的时间t 。
频率自动跟踪电路实际应用中串联谐振电源多工作在高端失谐状态,输出电流的相位滞后于电压相位。
开关管零压开通,开关管的关断电流取决于电压超前电流的相角θ, θ大关断电流大, θ小关断电流小。
高频串联谐振型逆变器的相关参数说明
1.引言串联型固态感应加热电源凭借起动容易、易高频化的优点在高频感应加热领域得到广泛应用。
为保证逆变器安全工作和提高工作效率，串联型逆变器一般工作在感性准谐振状态。
串联谐振逆变器采用传统的锁相环控制，虽然可以实现逆变器的感性工作状态，但负载功率因数角会随着负载大小发生变化，无法实现精确的定角控制。
所谓定角控制是指逆变器运行过程中保持功率因数角恒定，且不受负载参数变化影响，从而确保逆变电源安全、稳定、高效地工作。
本文从定角控制角度对串联型逆变器控制方法进行了研究，提出了一种按负载电流扰动大小实现相位补偿的复合控制方法。
2.锁相环控制方法2.1 锁相环控制方法分析逆变器传统控制方法一般采用锁相环(PLL)电路。
它主要由鉴相器(PD)、压控振荡器(VCO)和外接低通滤波器(LPF)组成。
锁相环是一个相位误差控制系统，它通过比较输入信号(控制信号)和压控振荡器输出信号(被控制信号)之间的相位差来调节其输出频率，从而达到锁相环路输入输出信号同频的目的。
如果鉴相器和滤波参数选择适当，锁相环还可以实现无相差锁频。
串联型逆变器传统控制采用锁相环的目的是利用锁相环频率自动跟踪功能实现对负载电压、电流的频率和相位关系的控制，使逆变器工作在感性准谐振状态。
传统控制系统框图如图1。
串联型逆变器传统控制电路的输入信号一般取代表负载谐振频率、相位的负载电流信号IH。
压控振荡器的输出信号Vf 经过死区形成电路和隔离驱动电路后，通过控制功率开关器件的开通与关断来控制负载电压的频率与相位，使负载电压的频率和相位跟随负载电流的频率和相位变化。
由于电流采样、隔离驱动、逆变功率开关器件的开通与关断都需要时间，导致锁相环输入输出信号的相位关系并不代表负载电压电流的相位关系，需加入相位补偿环节，分析如图2 所示IH为主电路中负载电流波形，IH1为由电流互感器取出的负载电流信号，由于电流互感器原边与副边信号间存在延时△t1，则IH1滞后IH的时间为△t1。
半桥串联谐振逆变器的主电路
半桥串联谐振逆变器的主电路华意电力是一家专业研发生产串联谐振的厂家，本公司生产的串联谐振设备在行业内都广受好评，以打造最具权威的“串联谐振“高压设备供应商而努力。
根据负载结构的不同形式，逆变器分为两种形式：串联谐振逆变器，即电容与负载串联连接，也称电压源型逆变器；并联谐振逆变器，即电容与负载并联连接，也称电流源型逆变器。
本文主要对串联谐振逆变器的主电路结构、控制和调功方法进行研究。
1.全桥串联谐振逆变器串联谐振逆变器分为全桥串联谐振逆变器和半桥串联谐振逆变器两类，首先对全桥串联谐振逆变器进行介绍，其电路结构如图2-1所示。
串联型逆变器根据负载工作状态的不同可以分为三种工作模式：容性状态、感性状态和谐振状态，图2．2(a)、(b)、(C)分别为三利，状态下负载电压和电流的相位关系，其中％、助分别为负载电压、负载电流的波形，妒为负载电压与负载电流之间的相位角。
如图2．2(a)所示，当负载工作于窬性状态时，负载电流超j仃负载电压p电角度，在换流过程中，负载电流由负变『F时，电压仍为负，导致反并联二极管短时通过负载电流，由于二极管的反向恢复作用，使逆变器出现短时桥臂直通现象，由此产生的大电流将损坏开关管IGBT。
如图2．2(b)所示，当负载工作于感性状态时，负载电压超自仃负载电流妒电角度，电流换向时，电压已换为正，感性状态下实现了丌关管的零电流丌通。
如图2．2(c)所示，当负载工作在谐振状态时，负载电压、电流同时换向，丌关管零电流开通和关断，此种状态下不存在二极管的反向恢复问题，丌关损耗最小，但这种理想的换流点很难实现。
2.半桥串联谐振逆变器半桥型串联谐振逆变器按其负载电路结构的不同又分为两种形式，如图2-3 所示。
由图2-3所示两种半桥串联谐振逆变器可知，桥臂谐振电容与负载串联，而不是自成回路，即流过负载的电流将全部流过开关管IGBT，因此，在这种电路中一般采用多个开关管并联。
两类半桥串联谐振逆变器结构上的不同在于：对于第1类半桥串联谐振逆变器，谐振电容与负载槽路直接串联，此类逆变器一般应用于小功率领域；对于第1I类半桥串联谐振逆变器，两个谐振电容相当于逆变器的两个桥臂，二者相当于并联之后再与负载槽路串联，一般应用于较大的功率领域。
负载串联谐振逆变器的逆变控制策略
负载串联谐振逆变器的逆变控制策略负载串联谐振逆变器的逆变控制策略负载串联谐振逆变器是利用振荡电路调整交流电压，使负载电压平稳的功率变换设备。
有效控制逆变器的正确策略是实现可靠运行的关键，传统的逆变控制策略很多，但它们只能准确控制输出电压，不能避免发生周期性抖动。
而负载串联谐振逆变器采用闭环非线性控制，可以较好地抑制因此产生的抖动，利用它可以实现对输出电压的更准确控制，较好地解决因受到负载变化的影响而产生的偏差。
首先要想实现负载串联谐振逆变器的逆变控制，就要实现以下几个步骤：1、构建负载串联谐振逆变器原理图。
原理图中必须包含有开关功率模块、振荡电路和控制器，它们之间通过交叉耦合，相互协同作用实现完整的逆变效果。
2、确定逆变器输出电压的目标值。
根据实际应用需要，将输出电压的期望值设置为一定值，例如设置为220V，以此来实现负载的均衡调节。
3、设计控制算法。
利用PID算法或其他非线性控制策略，控制谐振振荡电路的输出以达到预设的标准值；4、构建逆变器系统模型。
构建系统模型时，根据逆变器的具体特点，将谐振电路、开关功率模块和控制器集成到一个整体系统模型中，实现完整的数学描述。
5、建立部署实验。
在实验中，先把上述所有组件部署到实体实验台上，找出对应的参数，并实现各个模块间的交叉耦合调整；6、仿真调试和实验验证。
在仿真时，可以用仿真软件对实验系统进行调试和模拟仿真，确保系统可以稳定工作，再进行实验验证。
最后，运行负载串联谐振逆变器，通过闭环非线性控制策略，对谐振振荡电路进行控制，使其输出电压可以精确地稳定在预设的期望值，达到负载平衡调节的目的。
负载串联谐振逆变器的逆变控制是实现可靠的运行的关键，正确的控制策略能够有效地抑制因受到负载变化的影响而产生的偏差，使负载电压精确地稳定在预设的期望值。
因此，在负载串联谐振逆变器的逆变控制中，需要充分利用它的优点，合理设计控制策略，实现高效、可靠的逆变控制。
串联谐振逆变器分析
串联谐振逆变器分析串联谐振逆变器如图2一1所示,补偿电感和负载等效参数和串联后作为逆变桥的负载,图中为补偿电感或变压器漏感,、为包含负载在内的负载等效电阻和电容。
串联谐振逆变器通常由电压源供电,电压源由整流器加一个大电容构成。
由于电容值较大,可以近似认为逆变器输入端电压固定不变。
交替开通和关断逆变器上的可控器件就可以在逆变器的输出端得到交变的方波电压,其电压幅值取决于逆变器的输入端电压值,频率取决于器件的开关频率。
根据负载电压和电流的相位关系,串联逆变器可以工作在三种工作状态感性、容性和串联谐振。
在串联逆变器中,为了避免开关器件因短路电流而损坏,在开关器件换流过程中,上下桥臂的开关管应留有死区时间,防止发生直通。
并联谐振逆变器分析并联谐振逆变器如图2一2所示,补偿电感和负载等效参数和并联作为逆变器的负载,电路中串联的大电感场保证负载电流是恒定的,不受负载阻抗变化的影响。
当负载功率因数不是时,负载的无功电压分量便会加在开关器件上,为了避免开关器件承受反向电压而损坏,必须串联快速二极管。
根据负载电压和电流的相位关系,并联逆变器可能工作在三种工作状态感性、容性和谐振状态。
串并联谐振逆变器比较串联谐振逆变器和并联谐振逆变器的差别源于它们所用的振荡电路的不同,前者使用、、串联,后者是、和并联,由两种逆变器拓扑、电路特性及波形上分析,两种电路具有对偶的性质,相比于并联谐振逆变器,串联谐振逆变器具有以下特点和优点。
串联谐振逆变器的特点直流侧为电压源,或并联大电容,相当于电压源。
直流侧电压基本无脉动。
由于直流电压源的钳位作用,交流侧输出电压为矩形波,并且与负载阻抗角无关而交流侧输出电流波形和相位因负载阻抗情况的不同而不同。
对串联谐振负载而言,其输出电流波形为正弦波。
当交流侧为阻感负载时需要提供无功功率,直流侧电容起缓冲无功能量的作用。
为了给交流侧向直流侧反馈的无功能量提供通道,逆变桥各臂都并联了反馈二极管。
电压型逆变器与电流型逆变器比较,优点如下电路结构简单,启动容易电压型逆变器可以采用移相控制,通过调节移相角的大小来调节输出电压,就可以达到调节输出功率的目的。
大功率电磁炉串联谐振型逆变器设计与研究的开题报告
大功率电磁炉串联谐振型逆变器设计与研究的开题报告尊敬的评委老师：我是xxx，我所选的课题是大功率电磁炉串联谐振型逆变器设计与研究，现准备给大家做一个开题报告。
一、研究背景及意义电磁炉是一种新型的烹饪器具，它不像传统的明火烧炉，而是采用电磁感应技术，通过电磁场加热食物。
电磁炉具有高效节能、快速加热、精准控温等优点，被广泛应用于家用烹饪和餐饮业。
但是，传统的电磁炉往往存在功率低、发热效率不高、易受电压波动影响等问题，这些问题的存在限制了电磁炉的发展。
针对这些问题，本研究提出了通过串联谐振型逆变器设计来提高电磁炉的功率和发热效率的方案。
二、研究内容与目标本研究的主要内容是设计一种可调输出电流的串联谐振型逆变器，并将其应用于大功率电磁炉中。
具体研究目标包括：1. 设计串联谐振型逆变器的电路结构及控制算法。
2. 对设计的逆变器进行仿真，分析其输出电流、电压等性能指标。
3. 搭建实际电路，验证仿真结果，对运行效果进行测试。
4. 结合大功率电磁炉设计，研究逆变器在电磁炉中的应用性能。
三、研究方法1. 理论研究：主要是通过对串联谐振型逆变器的原理进行深入探究，分析其电路结构及控制策略。
2. 仿真研究：使用Matlab/Simulink等软件对设计的逆变器进行建模和仿真，并分析其性能指标。
3. 实验研究：搭建实际电路，对设计的逆变器及其在电磁炉中的应用进行测试和分析。
四、预期成果与意义通过本研究，预期取得以下成果：1. 设计出一种可调输出电流的串联谐振型逆变器，具有高效、可靠、稳定等特点。
2. 通过仿真和实验验证，分析逆变器的输出电流、电压、功率等性能指标，并对其应用于大功率电磁炉中的效果进行分析。
3. 为电磁炉的发展提供新的技术方案，具有一定的应用价值和推广意义。
五、研究计划1. 第一阶段（前期准备）：完成文献调研，熟悉相关理论和技术方法，确定研究方向和内容。
2. 第二阶段（电路设计和仿真）：设计串联谐振型逆变器的电路结构，通过仿真和分析获得具体的性能指标。
串联谐振单相全桥逆变器功率和频率的控制方式
串联谐振单相全桥逆变器功率和频率的控制方式串联谐振逆变器的基本原理图如图1所示。
它包括直流电压源，和由开关S1～S4组成的逆变桥及由R、L、C组成的串联谐振负载。
其中开关S1～S4可选用IGBT、SIT、MOSFET、SITH等具有自关断能力的电力半导体器件。
逆变器为单相全桥电路，其控制方法是同一桥臂的两个开关管的驱动信号是互补的，斜对角的两个开关是同时开通与关断的。
串联谐振逆变器的控制方法调幅控制(PAM)方法调幅控制的方法并非一种，我们可以采用调节直流电压源输出(逆变器输入)电压Ud(可以用移相调压电路的方法，也可以用斩波调压电路加电感和电容组成的滤波电路，来实现调节输出功率的目的。
即逆变器的输出功率通过输入电压调节，由锁相环(PLL)完成电流和电压之间的相位控制，以保证较大的功率因数输出。
这种方法的优点是控制简单易行，缺点是电路结构复杂，体积较大。
脉冲频率调制(PFM)方法脉冲频率调制方法是通过改变逆变器的工作频率，从而改变负载输出阻抗以达到调节输出功率的目的。
从串联谐振负载的阻抗特性可知，串联谐振负载的阻抗随着逆变器的工作频率(f)的变化而变化。
对于一个恒定的输出电压，当工作频率与负载谐振频率偏差越大时，输出阻抗就越高，因此输出功率就越小，反之亦然。
脉冲频率调制方法的主要缺点是工作频率在功率调节过程中不断变化，导致集肤深度也随之而改变，在某些应用场合如表面淬火等，集肤深度的变化对热处理效果会产生较大的影响，这在要求严格的应用场合中是不允许的。
但是由于脉冲频率调制方法实现起来非常简单，故在以下情况中可以考虑使用它：1)如果负载对工作频率范围没有严格限制，这时频率必须跟踪，但相位差可以存在而不处于谐振工作状态。
2)如果负载的Q值较高，或者功率调节范围不是很大，则较小的频率偏差就可以达到调功的要求。
脉冲密度调制(PDM)方法脉冲密度调制方法就是通过控制脉冲密度，实际上就是控制向负载馈送能量的时间来控制输出功率。
串联谐振逆变器
/串联谐振逆变器串联谐振逆变器的功率调节方式由图1可以得出逆变器的输出功率表达式(0.1)，可以看出在负载一定的情况下，输出功率的大小是由Ud和 大小决定的。
其中Ud为输入直流电压的幅值， 为负载的功率因数角。
从而可以将串联谐振逆变器的功率调节方式分为两种：图 1 串联谐振式逆变器的电路结构a.直流调功：通过调节输入的直流电压的幅值来调节输出功率。
b.逆变调功：通过调节输出电压的频率来调节负载功率因数，或调节输出电压的有效值大小(调节占空比)来调节输出功率。
直流调功直流调功也叫调压调功，它是通过调节整流电路输出电压的大小来调整负载功率，负载通过锁相措施保证工作在谐振或者接近谐振的工作频率处。
调节整流输出电压的方式有两种：一种是采用晶闸管三相全控桥整流进行调压；另种是采用三相不控整流后用斩波器进行/调压。
晶闸管三相全控桥整流进行调压这种方式主要通过控制晶闸管（注：晶闸管是PNPN四层半导体结构，它有三个极：阳极，阴极和门极；晶闸管具有硅整流器件的特性，能在高电压、大电流条件下工作，且其工作过程可以控制、被广泛应用于可控整流、交流调压、无触点电子开关、逆变及变频等电子电路中。
）导通角来控制整流输出电压值。
这种方式电路简单成熟，控制方便。
主要缺点是在深控下网侧功率因数低，动态响应慢，换流过程中电流容易出现畸变。
晶闸管整流调功的感应加热电源拓扑结构见图 2，与逆变侧不同的是，整流部分采用六只晶闸管组成的晶闸管相控整流桥。
图 2 相控整流的感应加热单元三相不控整流加斩波器进行调压感应加热电源中的直流斩波调功方式的调功原理如图 3所示。
/前端是由六只二极管组成的三相不可控整流器，输出的直流电压Ud经过电容C1滤波后送入由开关管VT、续流二极管D2、滤波电感Lo和滤波电容Cd 组成的斩波器，调节VT 的占空比，逆变器得到的电压就在0~Ud之间任意的电压值。
这种方式可以获得较高的功率因数，但是开关管VT 是工作在硬开关方式，开关损耗较高，对开关器件的要求比较高。
中频串联谐振电源原理
中频串联谐振电源原理串联谐振逆变器也称电压型逆变器，其中频串联谐振电源原理图如图2.2所示。
串联谐振型逆变器的输出电压为近似方波，由于电路工作在谐振频率附近，使振荡电路对于基波具有最小阻抗，所以负载电流近似正弦波同时，为避免逆变器上、下桥臂间的直通，换流必须遵循先关断后导通的原则，在关断与导通间必须留有足够的死区时间。
图2.2 串联逆变器结构图2.3负载输出波形当串联谐振逆变器在低端失谐时(容性负载)，它的波形见图2.3(a)。
工作在容性负载状态时，输出电流的相位超前于电压相位，因此在负载电压仍为正时，电流先过零，上、下桥臂间的换流则从上(下)桥臂的二极管换至下(上)桥臂的MOSFET。
由于MOSFET寄生的反并联二极管具有慢的反向恢复特性，使得在换流时会产生较大的反向恢复电流，而使器件产生较大的开关损耗，而且在二极管反向恢复电流迅速下降至零时，会在与MOSFET串联的寄生电感中产生大的感生电势，而使MOSFET受到很高电压尖峰的冲击当串联谐振型逆变器在高端失谐状态时(感性负载)，它的工作波形见图2.3(b)。
工作在感性负载状态时，输出电流的相位滞后于电压相位，其换流过程是这样进行的，当上(下)桥臂的MOSFET关断后，负载电流换至下（上）桥臂的反并联的二极管中，在滞后一个死区时间后，下(上)桥臂的MOSFET加上开通脉冲等待电流自然过零后从二极管换至同桥臂的MOSFET.由与MOSFET中的电流是从零开始上升的，因而基本实现了零电流开通，其开关损耗很小。
另一方面，MOSFET关断时电流尚末过零，此时仍存在一定的关断损耗，但是由于MOSFET关断时间很短，预留的死区不长，并且因死区而必须的功率因数角并不大，所以适当地控制逆变器的工作频率，使之略高于负载电路的谐振频率，就可以使上(下)桥臂的MOSFET向下(上)桥臂的反并联的二极管换流其瞬间电流也是很小的，即MOSFET关断和反并联二极管开通是在小电流下发生的，这样也限制了器件的关断损耗。
串联谐振逆变器和并联谐振逆变器
串联谐振逆变器和并联谐振逆变器哎呀，今天咱们来聊聊串联谐振逆变器和并联谐振逆变器这两个小家伙，真是让人既爱又恨的存在啊。
串联谐振逆变器，听起来就像是个高深莫测的家伙，其实它就是把电流的“心跳”调得刚刚好，像是给电流加了点儿节奏感。
想象一下，电流像是在跳舞，轻松自在，完全不怕被扔到噪音里去。
它能把直流电转变成交流电，简直就像魔法一样，不到十分钟，电流就变得活灵活现。
哇，真是太酷了，简直让人想为它唱首歌！再说说并联谐振逆变器，这小家伙可不是吃素的。
它更像是个大聚会的组织者，能把各路电流都邀请到一起，形成一个和谐的大家庭。
你想啊，电流们一聚会，嗨翻天，反而能产生出更大的能量，嘿，真是个聪明的家伙。
这种逆变器通常用在大型设备上，比如说风力发电、太阳能发电，真是个环保小英雄！电流们在它的帮助下，可以相互配合，达到最佳效果，哇，这简直就是电流的“团队协作”嘛。
这两个逆变器在工作原理上也有各自的独特风格。
串联谐振逆变器喜欢把电流“串”在一起，像是在走一条狭窄的巷子，彼此间得相互依赖，缺一不可。
而并联谐振逆变器则像是在大草坪上，大家随意奔跑，互不干扰，放飞自我。
这种“自由度”让电流们更加灵活，能应对各种复杂的情况，简直让人眼前一亮，充满了生机。
不过呀，生活总是有点儿小波折。
串联谐振逆变器虽然优雅，但在负载变化的时候，难免会有点儿“掉链子”。
它的电压会因为负载的变化而波动，哎，有时候真让人捉急。
而并联谐振逆变器虽然强大，但如果不控制好，那可真是麻烦了。
就像是大派对上，大家一不小心就可能变得过于“热情”，电流过大就可能导致设备受损，这可不是闹着玩的呀。
说到应用，这两个逆变器可都是大有作为。
串联谐振逆变器一般应用于小型的电子设备，比如说电动工具、家用电器等，简单又实用。
而并联谐振逆变器的身影则在新能源领域频繁出现，比如风电、太阳能发电等，真是把环保理念推向了一个新高度。
现代社会对电力的需求日益增加，逆变器的角色越发重要，这俩家伙可谓是时代的宠儿。
串联谐振逆变器故障原因
串联谐振逆变器故障原因串联谐振逆变器是一种常见的电力电子设备，用于将直流电能转换为交流电能。
然而，在实际应用中，串联谐振逆变器可能会出现各种故障，影响其正常工作。
本文将探讨串联谐振逆变器故障的原因，并分析可能的解决方法。
串联谐振逆变器故障的一个常见原因是电路元件损坏。
在长时间运行或受到外部干扰的情况下，电路元件可能会受到过高的电压或电流，导致损坏。
例如，功率开关器件如IGBT、MOSFET可能会因过电压、过电流而烧毁，电解电容可能会因电压过高而发生爆炸。
此外，电阻、电感等元件也可能因长时间过载而过热，导致故障发生。
解决这些问题的方法包括及时更换损坏的元件、加强电路保护措施等。
谐振电路的参数设计不当也可能导致串联谐振逆变器的故障。
谐振电路的参数包括电容、电感和电阻等，它们的取值直接影响谐振电路的稳定性和工作效果。
如果参数选择不当，谐振电路可能会出现共振、失谐等问题，导致谐振逆变器无法正常工作。
解决这个问题的方法是通过合理的参数设计和参数调整，使谐振电路能够在预定的工作频率范围内稳定工作。
控制系统故障也是串联谐振逆变器故障的一个重要原因。
控制系统是谐振逆变器的核心部分，负责控制功率开关器件的开关时间和频率，以实现直流电能到交流电能的转换。
如果控制系统发生故障，可能会导致功率开关器件的开关不准确，进而影响逆变器的输出波形和频率。
解决这个问题的方法是检查和修复控制系统的硬件和软件，确保其正常工作。
电磁干扰也可能导致串联谐振逆变器故障。
在实际应用中，周围环境中的电磁辐射和电磁干扰可能会影响逆变器的工作稳定性。
例如，强烈的电磁场可能会干扰控制系统的信号传输，导致误操作或输出波形失真。
解决这个问题的方法包括增加电磁屏蔽措施、合理布局电路、提高电路抗干扰能力等。
过载和短路也是串联谐振逆变器故障的常见原因。
在实际应用中，逆变器可能会受到过载或短路的冲击，导致电路故障或甚至损坏。
解决这个问题的方法包括增加过载保护装置、合理设计电路结构、加强对电路负载的监测等。
串联谐振逆变器电路原理
串联谐振逆变器电路原理
串联谐振逆变器是一种非常重要的电力电子器件，它与傅立叶变换器(PFC)和功率放大器(PA)一起构成了高效变流器的重要部分。
它
可以从一个电源中调节输出电压，实现精确的功率控制，同时也能实现低通滤波功能。
串联谐振逆变器的传统电路结构主要由两个LC谐
振电路和一个桥接式可控硅组成，该电路具有较高的效率和稳定性，可用于单相和多相的调节。
串联谐振逆变器电路原理主要涉及到两个谐振电路的建立，即电感加电容的串联组合以及两个开关的正确变换。
由于桥接式可控硅的引脚可以无线控制，因此可以使用脉宽调制(PWM)技术实现谐振电路
的开启和关闭，从而改变输出潮流的相位和大小。
当两个谐振电路建立后，当脉宽调制电路控制其中一个开关加电时，具有另一个开关作用的电流激励会形成一个电感激励电流，随后另一个开关被控制关闭，此时，在电路中会形成足够的能量储存，从而产生输出的正弦波。
在实际应用中，串联谐振逆变器的输入为直流电压，并将其转换成交流电压供给目标装置。
它的主要优点是可以实现高效率的输出，并且非常稳定。
此外，该电路可以实现低频滤波，抑制纹波，提高过载能力，从而提高电源的可用性和可靠性。
在应用方面，串联谐振逆变器可用于大功率LED灯、逆变空调、电脑电源和MP3、MP4播放器等电子装置的供电，由于具有高效率和
稳定性的性能，因此被广泛应用于各种电力电子系统中。
总之，串联谐振逆变器是一种先进的电力电子调节装置，可以实
现低频滤波，压制纹波，提高稳定性和功率因数等多种功能，为实现高效率、低噪音的电源提供了可靠保障。
串联谐振逆变器电路原理
串联谐振逆变器电路原理1 什么是串联谐振逆变器串联谐振逆变器(又称全谐振逆变器)是一种特殊的间歇式单相恒电流逆变器，它组合了两个谐振回路：一个串联单相谐振回路，另一个是并联谐振回路。
它可以有效提高DC/AC转换效率，减小负载由电流变化引起的谐波。
串联谐振逆变器的基本原理是将直流技术和谐振技术有机地结合在一起，充分利用两者相互协调作用，实现直流/交流电能轮换。
2 串联谐振逆变器电路原理串联谐振逆变器一般由输入滤波电路、控制回路、DC到DC变换电路、恒频谐振电路和节能电路组成。
其中输入滤波电路是降低投入电源中各频段电噪比的电路，DC到DC变换电路可以将投入电源的直流电量变成适合于控制回路的脉冲电压，控制回路的作用是根据投入的幅值确定恒频谐振电路的谐振频率，控制IGBT的导通，以实现不同幅度的输出功率，节能电路是检测输出负载的电压下降情况，实现输出电压在额定值内稳定，有效使得设备在正常功率下的最低功耗。
3 工作原理当串联谐振逆变器工作时，投入电源中的直流电量由DC到DC变换电路变成脉冲电压，经控制回路确定谐振电路的工作频率，由此控制IGBT的导通，实现电能轮换，最后将投入电源转换成输出电压。
节能电路的作用是在负载改变时实现输出电压的变化，以满足负载的需要，从而实现恒定的电压输出和最大的能量效率。
4 优点串联谐振逆变器具有定电压、定电流、常见复杂波形输出、低逆变失真、简单操作、低副谐波失真和宽范围输出调节等优点。
由于串联谐振逆变器的输出功率可以根据负载的变化动态调整，使得更多的能量转化成纯正的交流电，节约能源效率更高，电能损耗更低。
总结而言，串联谐振逆变器由于其输出功率可以根据负载的变化动态调整，可以产生定电压、定电流以及低谐波失真的高效电能，是一种理想的DC/AC转换器。
串联谐振逆变器及其实现方法[发明专利]
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专利名称：串联谐振逆变器及其实现方法专利类型：发明专利
发明人：崔宇航,高红宇,韩吉龙
申请号：CN201310325070.X
申请日：20130730
公开号：CN103441692A
公开日：
20131211
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明提供了一种串联谐振逆变器及其实现方法，其中的方法包括：采用PWM调制与非PWM调制轮流倒换，对逆变器的四个开关器件的开通与关断进行控制，其中，根据谐振电流的大小，调整开关器件的开通与关断频率；其中，轮流倒换的过程包括至少两个开关周期，在其中一个开关周期内，通过两路驱动信号驱动上边桥的两个开关器件进行非PWM调制，使其在一个预置的占空比工作，另两路驱动信号驱动下边桥的两个开关器件进行PWM调制；在另一个开关周期内，通过两路驱动信号驱动下边桥的两个开关器件进行非PWM调制，使其在预置的占空比工作，另两路驱动信号驱动上边桥的两个开关器件进行PWM调制。
通过本发明能够有利于实现开关器件的损耗均衡与散热结构的设计。
申请人：东软飞利浦医疗设备系统有限责任公司
地址：110179 辽宁省沈阳市浑南新区新秀街2号东大软件园
国籍：CN
代理机构：北京鸿元知识产权代理有限公司
代理人：陈英俊
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基于lc串联谐振逆变器的电容充电案例设计
基于lc串联谐振逆变器的电容充电案例设计
LC串联谐振逆变器的电容充电案例设计涉及到多个步骤。
以下是一个基本的案例设计，包括电路图、工作原理和主要步骤。
案例设计：基于LC串联谐振逆变器的电容充电
1. 电路图
```
电路图包括一个电源(V_in)，一个LC串联谐振回路，一个全桥逆变器，以及一个待充电的电容(C_out)。
```
2. 工作原理
LC串联谐振回路与全桥逆变器配合工作，将输入电源的能量转变为特定频率的交流电，对输出电容进行充电。
其核心是利用LC元件的谐振特性，使得在特定的频率下，逆变器能够高效地将直流电转换为交流电。
3. 主要步骤
步骤1：设定LC串联谐振回路的参数。
这包括电感(L)和电容(C)的值，以及期望的谐振频率。
步骤2：选择合适的全桥逆变器，确保其工作在期望的频率范围内，并且能够提供足够的电流和电压来充电电容。
步骤3：将输入电源连接到LC串联谐振回路和全桥逆变器上，启动充电过程。
步骤4：通过监测LC串联谐振回路的电流和电压，以及输出电容的电压，确保充电过程按照预期进行。
步骤5：当输出电容的电压达到预设值时，停止充电过程。
这个案例设计提供了一个基于LC串联谐振逆变器的电容充电的基本框架。
根据实际应用的需要，可能需要对电路参数进行调整，以满足特定的充电需求。
谐振型逆变器原理分析
谐振型逆变器原理分析【摘要】本文以固态高频感应加热电源中的谐振型逆变器为主要研究对象，分析了经典H桥型串联谐振逆变电路和并联逆变电路的结构特点及工作状态。
【关键词】功率MOSFET；串联谐振；并联谐振所谓“逆变”是相对整流而言的，把直流电能转变为所需频率的交流电能，就是逆变。
逆变器的电路型式繁多，分类方法不一。
如按照输出相数，可分为单相、三相和多相；按电路结构，可分为全桥、半桥和非桥式等。
下面将具体介绍串联谐振式电压型逆变器和并联谐振式电流型逆变器的拓扑结构、工作原理、谐振槽路等特征。
１．串联谐振式电压型逆变器结构1.1串联谐振式电压型逆变器的拓扑串联谐振式电压型逆变器的基本电路如图1－1所示，以负载线圈（L和R）和功率因数补偿电容器C串联后作为逆变桥的负载，这种利用负载电路串联谐振的原理工作的逆变器，称为串联谐振式电压型逆变器。
此种逆变器负载电流波形为近似正弦波。
1.2串联谐振式电压型逆变器的工作原理串联谐振逆变器的负载为串联谐振负载，通常需电压源供电。
交替开通和关断逆变器上的全控器件就可以在逆变器的输出端获得交变的方波电压，其电压幅值取决于逆变器的输入端电压值，频率取决于器件的开关频率。
逆变桥包括由4个功率MOSFET和与其反并联的快速二极管组成的四个桥臂,其工作时,轮流触发V1,3和V2,4,使负载得到高频电流。
1.3串联谐振式电压型逆变器的谐振槽路分析串联逆变器的负载电路即为串联谐振电路，它由电容器C、电感L和电阻R 串联组成。
谐振时，串联电路各参数关系如下：谐振频率f=谐振时等效阻抗R=Z=R串联电路电流I=I=电感L上电压U=jωLI=jωL=jQU电容器C上电压U=×=-jQU特征阻抗X=X=X=ωL=L=或X=QR负载有效功率P=I R=电容器的无功功率Q=IU=Q=QP＜br>电感的无功功率Q=IU=QP＜br>1.4串联谐振式电压型逆变器的特征串联谐振式电压型逆变器具有如下特征：①容易投入负载电力。
IGBT串联谐振式电压型逆变器的工作原理
IGBT串联谐振式电压型逆变器的工作原理IGBT串联谐振式电压型逆变器的工作原理该电源采用半桥结构串联谐振逆变电路，主电路原理如图所示。
在大功率IGBT谐振式逆变电路中，主电路的结构对整个产品的性能十分重要，由于电路中存在引线寄生电感，IGBT开关动作时在电感上激起的浪涌尖峰电压Ldi／dt不可忽视，由于本电源采用的是半桥逆变电路，相对全桥电路来说，将产生比全桥电路更大的di／dt。
正确设计过压保护即缓冲电路，对IGBT的正常工作十分重要。
如果缓冲电路设计不当，将造成缓冲电路损耗增大，会导致电路发热严重，容易损坏元件，不利于长期工作。
为了给无功电流提供通路，ICBT必须反并联快速二极管，在电压型逆变器中，为了避免开关器件因Cd的短路电流而损坏，在开关器件换流过程中，上、下桥臂ICBT必须遵守先关断后开通原则，即应留有死区时间(T。
)。
IGBT串联谐振式电压型逆变工作过程如下：当VT2开通时，随着电流的上升，在线路杂散电感Lm的作用下，使得Uab下降到Vcc－Ldi／dt，此时前一工作周期以被充电到Vcc的缓冲电容C1，通过VT1的反并联二极管VD1、VT2和缓冲电阻R2放电。
在缓冲电路中，流过反并联二极管VD1的瞬时导通电流ID1为流过线路杂散电感电流IL和流过缓冲电容C1的电流IC之和。
即ID1＝IL＋IC，因此IL和di／dt相对于无缓冲电路要小得多。
当VT1关断时，由于线路杂散电感Lm的作用，使Uce迅速上升，并大于母线电压Vcc，这时缓冲二极管VD1正向偏置，Lm中的储能（LmI2／2）向缓冲电路转移，缓冲电路吸收了贮能，不会造成Uce的明显上升。
由于负载电路是采用品质因数为Q的LC串联谐振电路，因而加在三和C上的电压是逆变器输出基波电压的Q倍，负载电流则与逆变器的输出电流相同。
这样，串联谐振电路的自身成了电流源。
逆变器的输出电压与负载无关，其值等于由C。
保持恒定的电压。
因此，由于受已成电流源的负载的影响。
谐振逆变器
谐振逆变器概述
对于感应加热电源来说，最主要的环节是逆变环节。
也就是将直流电变化为高频的交流电。
多数情况下，逆变是靠谐振逆变的方法来实现，可以将直流电变换成几百K甚至几M 的高频交流电。
谐振逆变器分为串联谐振和并联谐振两种。
图1为并联逆变器的一种电路结构，也是一种常见的全桥逆变器，由图可知并联谐振逆变器属于电流源逆变器，由于工作频率接近于并联谐振负载电路的谐振点，其负载电压接近正弦波，而逆变器输出电流为一近似方波。
图1
在这种方案中，为了提供可靠的换流，在换流期间负载回路必须提供一定的电压，以保证被关断管所在臂的电流能迅速转移到正在开通的桥臂中去。
但是换流结束，这一电压的存在将使被关断管承受反压，所以在采用并联逆变方案的时候要在开关管中串联一个二极管来承受反压。
这种方案在大功率场合比较少用。
图2为一种串联谐振逆变器，也为全桥结构。
串联谐振逆变器属于电压源逆变器，逆变器输出电压为近似方波，由于其工作频率接近负载电路的谐振工作点，其输出电流为近似正弦波。
为了避免逆变器上下桥臂的共通，换流必须遵循先关断后开通的原则，在关断与开通脉冲之间应该保留一定的死区。
这种结构在感应加热电源中有者最广泛的应用。
图2
上述两种逆变器当然还有其它拓扑，比如半桥结构的并联谐振逆变器和串联谐振逆变器。
然而在实际应用中，需要插入变压器等，其电路会有很多变换，但总的来说其等效电路
都可等效为图1和图2。
参考文献：串联逆变式高频感应加热，吴兆麟，电力电子技术94.1。
串联谐振型逆变电源的节能设计方法与调试
串联谐振型逆变电源的节能设计方法与调试串联谐振型逆变电源是一种高效的电源设计方案，其节能效果明显。
本文将详细介绍串联谐振型逆变电源的节能设计方法和调试过程。
一、串联谐振型逆变电源的基本原理串联谐振型逆变电源由两个串联谐振式逆变器组成，一个为主逆变器，一个为从逆变器。
主逆变器通过串联电感和谐振电容与输入直流电源相连，输出交流电压；从逆变器通过串联电感和谐振电容与主逆变器输出端相连，输出交流电流。
主逆变器和从逆变器之间通过控制信号进行相位控制。
二、节能设计方法1.选用高效元件：在串联谐振型逆变电源的设计中，选用高效的功率开关元件、电感元件和谐振电容元件是关键。
功率开关元件要选择低导通和开关损耗的MOSFET或IGBT元件，电感元件要选择低电流损耗的高频电感，谐振电容元件要选择低损耗的高压陶瓷电容。
2.优化谐振电路参数：通过调节串联电感和谐振电容的数值，使谐振频率与输入电源频率相匹配，以达到最佳的功率传输效果。
合理选择谐振电路参数，可以实现高效能的电能转换。
3.控制信号优化：通过优化控制信号，减小功率开关元件的开关损耗。
根据负载的实时需求，合理调整控制信号的频率和占空比，减小功率开关元件的开关频率和占空比，减小功率开关元件的开关损耗。
4.开关逆变器半桥结构：采用开关逆变器半桥结构，可以减小逆变损耗和开关损耗。
由于串联谐振型逆变电源的主从逆变器通过控制信号实现交流电压和交流电流的输出，开关逆变器半桥结构可以实现高效能的开关操作。
5.功率因数校正：通过添加功率因数校正电路，提高系统的功率因数，减小电网的谐波污染。
三、调试过程1.确定谐振频率：根据输入电源的频率和系统设计要求，选择合适的谐振频率。
通过改变串联电感和谐振电容的数值，观察系统的输出波形，找到最佳的谐振频率。
2.调整控制信号：根据负载的实时需求和功率开关元件的参数，优化控制信号的频率和占空比。
通过示波器观察系统的输入电压、输出电压和输出电流波形，调整控制信号，使系统的性能达到最佳。
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串联谐振逆变器
串联谐振逆变器是恒压源供电，为避免逆变器的上、下桥臂晶闸管同时导通，造成电源短路，换流时，必须保证先关断，后开通。
即应有一段时间(t)使所有晶闸管（其它电力电子器件）都处于关断状态。
此时的杂散电感，即从直流端到器件的引线电感上产生的感生电势，可能使器件损坏，因而需要选择合适的器件的浪涌电压吸收电路。
此外，在晶闸管关断期间，为确保负载电流连续，使晶闸管免受换流电容器上高电压的影响，必须在晶闸管两端反并联快速二极管。
为避免滤波电抗Ld上产生大的感生电势，电流必须连续。
也就是说，必须保证逆变器上、下桥臂晶闸管在换流时，是先开通后关断，也即在换流期间(tγ)内所有晶闸管都处于导通状态。
这时，虽然逆变桥臂直通，由于Ld足够大，也不会造成直流电源短路，但换流时间长，会使系统效率降低，因而需缩短tγ，即减小Lk值。
串联谐振逆变器的工作频率必须低于负载电路的固有振荡频率，即应确保有合适的t时间，否则会因逆变器上、下桥臂直通而导致换流的失败。
并联逆变器的工作频率必须略高于负载电路的固有振荡频率，以确保有合适的反压时间t，否则会导致晶闸管间换流失败；但若高得太多，则在换流时晶闸管承受的反向电压会太高，这是不允许的。
串联谐振逆变器的功率调节方式有二：改变直流电源电压Ud或改变晶闸管的触发频率，即改变负载功率因数cosφ。
并联逆变器的
功率调节方式，一般只能是改变直流电源电压Ud。
改变cosφ虽然也能使逆变输出电压升高和功率增大，但所允许调节范围小。
串联谐振逆变器在换流时，晶闸管是自然关断的，关断前其电流已逐渐减小到零，因而关断时间短，损耗小。
在换流时，关断的晶闸管受反压的时间(t+tγ)较长。
逆变器的输入电压恒定，输出电压为矩形波，输出电流近似正弦波，换流是在晶闸管上电流过零以后进行，因而电流总是超前电压一φ角。
从负载谐振方式划分，可以为并联逆变器和串联谐振逆变器两大类型，下面列出串联谐振逆变器和并联逆变器的主要技术特点及其比较：串联谐振逆变器和并联逆变器的差别，源于它们所用的振荡电路不同，前者是用L、R和C串联，后者是L、R和C并联。
感应加热线圈与逆变电源(包括槽路电容器)的距离远时，对输出功率的影响较小。
如果采用同轴电缆或将来回线尽量靠近(扭绞在一起更好)敷设，则几乎没有影响。
而对并联逆变器来说，感应加热线圈应尽量靠近电源(特别是槽路电容器)，否则功率输出和效率都会大幅度降低。
感应线圈上的电压和槽路电容器上的电压，都为逆变器输出电压的Q倍，流过感应线圈上的电流，等于逆变器的输出电流。
并联逆变器的感应线圈和槽路电容器上的电压，都等于逆变器的输出电压，而流过它们的电流，则都是逆变器输出电流的Q倍。
串联谐振逆变器的晶闸管所需承受的电压较低，用380V电网供电时，采用1200V的晶闸管就行，但负载电路的全部电流，包括有功和无功分量，都需流过晶闸管。
逆变晶闸管丢失脉冲，只会使振荡停止，不会造成逆变颠覆。
串联谐振逆变器的负载电路对电源呈现低阻抗，要求由电压源供电。
因此，经整流和滤波的直流电源末端，必须并接大的滤波电容器。
当逆变失败时，浪涌电流大，保护困难。
并联逆变器的负载电路对电源呈现高阻抗，要求由电流源供电，需在直流电源末端串接大电抗器。
但在逆变失败时，由于电流受大电抗限制，冲击不大，较易保护。
串联谐振逆变器起动容易，适用于频繁起动工作的场合；而并联逆变器需附加起动电路，起动较为困难。
逆变器中的晶闸管由于承受矩形波电压，故du/dt值较大，吸收电路起着关键作用，而对其di/dt 要求则较低。
在并联逆变器中，流过逆变晶闸管的电流是矩形波，因而要求大的di/dt，而对du/dt的要求则低一些。