[发明专利]基于SiC功率器件的全桥LLC谐振型等离子体电源

说明书

本发明提供了一种基于SiC功率器件的全桥LLC谐振型等离子体电源，其特征在于：包括主电路和控制电路；所述主电路包括依次连接的整流滤波模块、高频全桥逆变模块、高频变压模块和快速整流滤波模块；所述整流滤波模块与三相交流输入电源连接，快速整流滤波模块与负载连接；其中，高频全桥逆变模块采用全桥逆变LLC型零电压软开关拓扑结构；所述高频全桥逆变模块、高频变压模块、快速整流滤波模块分别与控制电路连接，以实现由控制电路控制电源输出。该等离子体电源效率高，具有高功率密度，可靠性高，可降低电磁干扰强度并能够实现较大功率输出，具有良好动态响应性能，有利于实现对等离子体负载的高速精确调控。

技术领域

本发明专利涉及特种电源技术领域，具体是指一种基于SiC功率器件的全桥LLC谐振型等离子体电源。

背景技术

等离子体电源朝着高效、高功率密度(小型化)、高频高压等更高要求方向发展，主要通过功率器件的高频化以及降低功耗来实现。目前，国内外大功率等离子体电源因其工作的高压、大电流、强功率等特点，普遍采用Si基功率器件；然而，Si基功率器件的性能已接近由其材料特性所决定的理论极限，提高频率以及降低功耗的潜力已经极其有限。

新一代SiC功率器件与Si功率器件相比，在开关性能方面有着显著的优势，具有禁带宽度高、热导率高、临界击穿场强等优点，在改善整机性能、减少开关损耗、减小体积以及提高功率密度上具有良好的前景。但是，目前SiC功率器件在等离子体电源上的应用仍处于空白状态；因此，需要研制出一种基于SiC功率器件的等离子体电源来提高其电源效率和功率密度。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的缺点与不足，提供一种基于SiC功率器件、电源效率高、具有高功率密度、可靠性高、可降低电磁干扰强度并能够实现较大功率输出、具有良好动态响应性能、有利于实现对等离子体负载高速精确调控的全桥LLC谐振型等离子体电源。

为了达到上述目的，本发明通过下述技术方案予以实现：一种基于SiC功率器件的全桥LLC谐振型等离子体电源，其特征在于：包括主电路和控制电路；所述主电路包括依次连接的整流滤波模块、高频全桥逆变模块、高频变压模块和快速整流滤波模块；所述整流滤波模块与三相交流输入电源连接，快速整流滤波模块与负载连接；其中，高频全桥逆变模块采用全桥逆变LLC型零电压软开关拓扑结构；所述高频全桥逆变模块、高频变压模块、快速整流滤波模块分别与控制电路连接，以实现由控制电路控制电源输出。本发明等离子体电源中，采用全桥逆变LLC型零电压软开关拓扑结构，具有高功率密度，并且能在带载条件下得到极高的转换效率；谐振换流频率高，可使主电路的时间常数减小，控制周期更短，动态性能更好，有利于便捷地实现对等离子体负载高速精确调控。