[发明专利]一种基于全桥逆变电路的倍频感应加热电源

说明书

技术领域

本发明属于电子电路技术，具体的说是涉及一种基于全桥逆变电路的倍频感应加热电源。

背景技术

感应加热是相对于传统电阻的电流热效应加热及火焰加热而言的一种新型加热方式，它是一种高效、节能、节材、环保、安全的先进加热技术。感应加热电源的核心器件是电力半导体功率器件，电力半导体器件的制造水平(功率容量、工作频率、损耗等)决定了感应加热电源的技术水平。随着感应加热电源的应用不断拓展到各个领域，对感应加热电源的要求越来越高，不仅是功率容量越来越大，加热交变电流的频率也越来越趋向高频化。传统的场效应晶体管(MOSFET)的工作频率高，但是功率容量小，因此在中大功率感应加热电源中绝缘栅双极性晶体管(IGBT)单管和模块被逐渐采用，IGBT由于有拖尾电流因此工作频率较难提高。虽然采用软开关技术可以提高器件的工作频率，但是软开关需要加入谐振网络，这会导致设备的成本上升，也会影响设备的稳定性。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于高频淬火的基于全桥逆变电路的感应加热电源。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种基于全桥逆变电路的感应加热电源，包括全桥逆变电路和负载匹配变压器以及分离谐振电容；其中，全桥逆变电路由逆导型IGBT开关管S_1U、S_1D、S_2U、S_2D构成，全桥逆变电路接电源电压V_d；其中S_1U和S_1D相连构成左桥臂(leg1)，S_2U和S_2D相连构成右桥臂(leg2)，S_1U和S_2U的集电极接电源电压V_d的正极，S_1D和S_2D的发射极接电源电压V_d的负极；S_1U的发射极和S_1D的集电极相连接构成左桥臂中点，S_2U的发射极和S_2D的集电极相连接构成右桥臂中点。

变压器初级线圈包括2组，其匝数分别为N_p1和N_p2且N_p1和N_p2相等，N_p1线圈的同名端接左桥臂的中点，N_p2线圈的同名端接右桥臂的中点，N_p1和N_p2的异名端相连接，构成初次线圈中点。变压器的次级线圈从同名端开始依次串接等效电感和等效电阻到异名端。

谐振电容C₁和C₂串联跨接在电源V_d两端，串联结点构成电容中点，电容中点与变压器的初级线圈中点连接。

开关管S_1U、S_1D、S_2U、S_2D的驱动信号的周期相等均为2T，且均为高电平占空比为25％的方波信号；其中，在一个周期2T内，驱动信号上升沿的时序关系为：S_1D上升沿滞后于S_1U上升沿T/2，S_2U上升沿滞后于S_1D上升沿T/2，S_2D上升沿滞后于S_2U上升沿T/2。

本方案在传统的全桥逆变基础上，修改了谐振电容和匹配变压器的组成；将一个谐振电容分为两个，组成了一只桥臂；而将变压器的初级线圈分成两个，次级线圈保持不变；驱动信号采用25％的分时扫描的方法。这样在不增加IGBT的情况下，解决了频率加倍的问题。传统的倍频是在每只IGBT上均并联IGBT，这样增加了驱动信号的个数和复杂程度。本发明可以方便地对传统拓扑进行直接改进，同时也很方便控制。

附图说明

图1为本发明的基于全桥逆变电路的感应加热电源的电路结构图；

图2为开关管驱动波形示意图；

图3为仿真模式下负载R的电流波形和开关管的波形示意图；

具体实施方式

下面结合附图，详细描述本发明的技术方案