Lcc諧振式高頻正弦波電源的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種LCC諧振式高頻正弦波電源，包括輸入整流濾波電路、BUCK開關(guān)電路、全橋開關(guān)電路、LCC諧振變換、變壓器、電壓取樣電路；所述輸入整流濾波電路、BUCK開關(guān)電路、全橋開關(guān)電路、LCC諧振變換、變壓器依次串聯(lián)，所述電壓取樣電路的輸入端與變壓器的輸出端相連，輸出端與BUCK開關(guān)電路的控制端相連，所述輸入整流濾波電路的輸入端作為電源的輸入端，所述變壓器的輸出端作為電源的輸出端。本發(fā)明的LCC諧振式高頻正弦波電源，能夠產(chǎn)生幅度穩(wěn)定、小THD的高頻正弦波電壓。
【專利說明】LCC諧振式高頻正弦波電源

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于正弦波電源【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是一種幅度穩(wěn)定性好、總諧波失真小的LCC 諧振式高頻正弦波電源。。

【背景技術(shù)】
[0002] 正弦波電源是一種能夠輸出頻率穩(wěn)定、幅度不變的正弦波電壓源的電源，應(yīng)用最 廣泛的正弦波電源有逆變電源、不間斷電源（UPS-Uninterrupted Power Supply)等。正弦 波電源也可廣泛應(yīng)用于渦流加熱裝置、高壓型強(qiáng)流加速器、高壓倍壓塔等中，但是由于傳統(tǒng) 正弦波電源的產(chǎn)生方式都是使用SPWM(SPWM_Sinusoidal Pulse Width Modulation)控制 模式，要產(chǎn)生高品質(zhì)的正弦波電源，SPWM波的采樣頻率就必須高過正弦波頻率的很多倍，要 保證THD(THD_Total Harmonic Distortion)滿足指標(biāo)的話，SPWM控制的開關(guān)管工作頻率 一般為輸出正弦波頻率的30倍，由于功率器件開關(guān)頻率所限，所以使用SPWM控制模式的正 弦波電源難以完成較高頻率的正弦波輸出。但是在一些特定工作環(huán)境下，對體積或者重量 有較高要求時，工頻或者中頻的正弦波逆變電源體積龐大且笨重，無法滿足使用要求，所以 正弦波電源的頻率提高也成為了一個熱門問題。
[0003] 傳統(tǒng)的正弦波逆變電源輸出頻率較低，只涉及工頻到中頻范圍，而傳統(tǒng)的高頻正 弦波發(fā)生器功率很低，都是信號功率，只有瓦級的功率輸出，高頻的正弦波電源也會彌補(bǔ)這 一空白。
[0004] 2003年西安理工大學(xué)的李金剛等人和蘭州大學(xué)的陳尚文等人在《原子能科學(xué)技 術(shù)》第37卷第3期發(fā)表了一篇題為《一種高頻大功率正弦波電源的分析與設(shè)計》的論文，主 要介紹了一種采用負(fù)載并聯(lián)諧振電路的高頻大功率正弦波電源系統(tǒng)和產(chǎn)生正弦波的原理。 文中提到了一種利用電源拓?fù)涮攸c(diǎn)來產(chǎn)生高質(zhì)量正弦波的方法，擺脫了正弦波用SPWM波 控制的一些局限性，可以在一定程度上完成高頻正弦波電源的設(shè)計要求。文中介紹的方法 是并聯(lián)諧振變換器（PRC-Parallel Resonant Converter), PRC電路較為簡單，只有諧振電 感L，諧振電容C以及并聯(lián)在諧振電容上的負(fù)載電阻R，但是由于拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的限制，PRC電路 所產(chǎn)生的正弦波電源負(fù)載特性不佳，空滿載超調(diào)約15%，輸出額定功率時THD約5%，負(fù)載 變化時回路的增益和輸出波形的失真度都會發(fā)生較大的變化，不適合使用在變化負(fù)載的情 況下，而且空載損耗較大。
[0005] 總之，現(xiàn)有高頻正弦波電源存在幅度穩(wěn)定性差、總諧波失真（THD-Total HarmonicDistortion)較大的問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明目的在于提供一種LCC諧振式高頻正弦波電源，能夠產(chǎn)生具有良好的幅度 穩(wěn)定性和較小的THD的高頻正弦波電源。
[0007] 實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：一種LCC諧振式高頻正弦波電源，包括：
[0008] 用于將供電輸入的交流電壓整流濾波為直流電壓的輸入整流濾波電路；
[0009] 用于根據(jù)正弦波電源輸出的取樣反饋進(jìn)行直流電壓變換，輸出可調(diào)直流電壓的 BUCK開關(guān)電路；
[0010] 用于根據(jù)可調(diào)直流電壓，產(chǎn)生一個頻率穩(wěn)定、占空比恒定的脈沖電壓的全橋開關(guān) 電路；
[0011] 用于將脈沖電壓變換為正弦波電壓的LCC諧振變換電路；
[0012] 用于正弦波電壓的隔離輸出的變壓器；
[0013] 用于對正弦波電壓輸出取樣，反饋至BUCK開關(guān)電路的電壓取樣電路；
[0014] 所述輸入整流濾波電路、BUCK開關(guān)電路、全橋開關(guān)電路、LCC諧振變換、變壓器依 次串聯(lián)，所述電壓取樣電路的輸入端與變壓器的輸出端相連，輸出端與BUCK開關(guān)電路的控 制端相連，所述輸入整流濾波電路的輸入端作為電源的輸入端，所述變壓器的輸出端作為 電源的輸出端；
[0015] 供電輸入的交流電壓，經(jīng)輸入整流濾波電路整流濾波為直流電壓，BUCK開關(guān)電路 根據(jù)正弦波電源輸出的取樣反饋，將直流電壓變換為可調(diào)直流電壓輸出給全橋開關(guān)電路， 由全橋開關(guān)電路產(chǎn)生一個頻率穩(wěn)定、占空比恒定的脈沖電壓，經(jīng)LCC諧振變換電路變換為 正弦波電壓，由變壓器隔離輸出，電壓取樣電路對正弦波電壓輸出取樣，反饋至BUCK開關(guān) 電路，調(diào)節(jié)BUCK開關(guān)電路的電壓輸出。
[0016] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)為：
[0017] 1、幅度穩(wěn)定性好：本發(fā)明的LCC拓?fù)湎啾葌鹘y(tǒng)的PRC具有更好的負(fù)載響應(yīng)能力，電 源由額定負(fù)載突變至空載時，電壓超調(diào)小于5 %，幅度穩(wěn)定性好；
[0018] 2、THD?。罕景l(fā)明的LCC拓?fù)溆腥齻€參數(shù)（一個諧振電感，兩個諧振電容）可以進(jìn) 行精細(xì)調(diào)節(jié)，達(dá)到很好的諧波抑制效果，本發(fā)明所設(shè)計的電源輸出的正弦波THD< 1% ;
[0019] 3、效率高：本發(fā)明的LCC拓?fù)滠涢_關(guān)特性良好，可以滿足絕大多負(fù)載情況下的軟 開關(guān)，保證了電源絕大多數(shù)負(fù)載情況的高效率輸出。
[0020] 4、可靠性高：采用BUCK加全橋LCC諧振電路結(jié)構(gòu)，穩(wěn)壓調(diào)整在BUCK穩(wěn)壓電路一 級，全橋定頻全脈寬，不需要脈寬調(diào)制，避免了全橋拓?fù)涑Ｒ姷闹蓖ê徒徊鎸?dǎo)通問題，從而 提高了電路的可靠性。
[0021] 本發(fā)明LCC諧振式高頻正弦波電源，能夠產(chǎn)生高頻的具有良好的幅度穩(wěn)定性、頻 率穩(wěn)定性和較小的THD的正弦波電源，打破了傳統(tǒng)正弦波電源輸出頻率的限制瓶頸，能夠 大大的提高正弦波電源的輸出頻率，從而滿足高品質(zhì)正弦波電源的設(shè)計需要。
[0022] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023] 圖1是本發(fā)明LCC諧振式高頻正弦波電源的結(jié)構(gòu)框圖。
[0024] 圖2是本發(fā)明的電路拓?fù)浞治龇抡娴脑韴D。
[0025] 圖3是本發(fā)明中的電源±曾益圖，圖中(I = Ce，即k = 1時電源輸出增益與fs/ fQ、Q之間的三維曲線圖

【權(quán)利要求】
1. 一種LCC諧振式高頻正弦波電源，其特征在于，包括： 輸入整流濾波電路（1)，用于將供電輸入的交流電壓整流濾波為直流電壓； BUCK開關(guān)電路（2)，用于根據(jù)正弦波電源輸出的取樣反饋進(jìn)行直流電壓變換，輸出可 調(diào)直流電壓； 全橋開關(guān)電路（3)，用于根據(jù)可調(diào)直流電壓，產(chǎn)生一個頻率穩(wěn)定、占空比恒定的脈沖電 壓； LCC諧振變換電路（4):用于將脈沖電壓變換為正弦波電壓； 變壓器（5):用于正弦波電壓的隔離輸出； 電壓取樣電路（6):用于對正弦波電壓輸出取樣，反饋至BUCK開關(guān)電路（2); 所述輸入整流濾波電路（1)、BUCK開關(guān)電路（2)、全橋開關(guān)電路（3)、LCC諧振變換（4)、 變壓器（5)依次串聯(lián)，所述電壓取樣電路（6)的輸入端與變壓器（5)的輸出端相連，輸出端 與BUCK開關(guān)電路（2)的控制端相連，所述輸入整流濾波電路（1)的輸入端作為電源的輸入 端，所述變壓器（5)的輸出端作為電源的輸出端； 供電輸入的交流電壓，經(jīng)輸入整流濾波電路（1)整流濾波為直流電壓，BUCK開關(guān)電路 (2) 根據(jù)正弦波電源輸出的取樣反饋，將直流電壓變換為可調(diào)直流電壓輸出給全橋開關(guān)電 路（3)，由全橋開關(guān)電路（3)產(chǎn)生一個頻率穩(wěn)定、占空比恒定的脈沖電壓，經(jīng)LCC諧振變換電 路（4)變換為正弦波電壓，由變壓器（5)隔離輸出，電壓取樣電路（6)對正弦波電壓輸出取 樣，反饋至BUCK開關(guān)電路（2)，調(diào)節(jié)BUCK開關(guān)電路（2)的電壓輸出。
2. 如權(quán)利要求1所述的LCC諧振式高頻正弦波電源，其特征在于：所述全橋開關(guān)電路 (3) ，包括一個定頻全橋輸出控制芯片3895(31)及其外圍電路、兩個驅(qū)動芯片2110(321、 322)及其外圍電路、兩個隔離驅(qū)動變壓器（331、332)和一組全橋開關(guān)管電路（34); 所述第一驅(qū)動芯片2110 (321)的Hin與控制芯片3895 (31)的OUTA相連，第一驅(qū)動芯 片2110 (321)的Lin與控制芯片3895 (31)的OUTB相連，第一驅(qū)動芯片2110 (321)的Ho與 第一隔離驅(qū)動變壓器（331)的初級PIN2相連，第一驅(qū)動芯片2110(321)的Lo與第一隔離 驅(qū)動變壓器（331)的初級PIN3相連，第二驅(qū)動芯片2110 (322)的Hin與控制芯片3895 (31) 的0UTC相連，第二驅(qū)動芯片2110 (322)的Lin與控制芯片3895 (31)的0UTD相連，第二驅(qū) 動芯片2110(322)的Ho與第二隔離驅(qū)動變壓器（332)的初級PIN2相連，第二驅(qū)動芯片 2110(322)的Lo與第二隔離驅(qū)動變壓器（332)的初級PIN3相連，全橋開關(guān)管電路（34)接 兩個隔離變壓器（331、332)的次級。
3. 如權(quán)利要求1所述的LCC諧振式高頻正弦波電源，其特征在于：所述LCC諧振變換電 路（4)包括諧振電感（41)、第一諧振電容（42)和第二諧振電容（43)，所述諧振電感（41)、 第一諧振電容（42)、第二諧振電容（43)依次串聯(lián)，兩端接全橋開關(guān)電路（3)的輸出，所述第 二諧振電容（43)的兩端與所述變壓器（5)的初級并聯(lián)。
【文檔編號】H02M5/44GK104113219SQ201410175928
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年4月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月28日
【發(fā)明者】高彧博, 謝章貴, 張峻嶺, 張俊, 畢磊, 朱元江 申請人:中國船舶重工集團(tuán)公司第七二三研究所