[发明专利]一种高频单相全桥逆变器及其控制方法

说明书

本发明提供一种高频单相全桥逆变器及其控制方法，逆变器包括主电路和控制电路；控制电路包括电感电流采样模块、负载电压采样模块和驱动信号生成模块；电感电流采样模块连接谐振电感，用于采集谐振电感的电流；负载电压采样模块连接负载，用于采集负载的电压；驱动信号生成模块连接负载电压采样模块和电感电流采样模块，用于基于电压和电流生成开关管的驱动信号，提高了逆变器的工作效率和可靠性，且大大缩小了体积，降低了成本；本发明提供的技术方案采用GaN基开关管，进一步提高开关频率，减小逆变侧电感电容值的大小，从而减小电路体积，提高功率密度；主电路结构简单，控制电路逻辑清晰明了，适用范围广。

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，具体涉及一种高频单相全桥逆变器及其控制方法。

背景技术

近些年来，在新能源发电系统、不间断供电电源、电机驱动、有源电力滤波器、感应加热电源等很多重要的电力电子技术应用场合，对逆变器的性能和效率有着较高的要求。逆变器的效率转换问题直接关系着系统的发电成本和用户利益；逆变器开关频率的提高，对于增加逆变器响应速度，改善输出电能质量有较大帮助。同时，随着对逆变器输出性能和功率密度的需求不断提高，如何兼顾提高逆变器的开关频率和变换效率，显得越来越重要。

器件结构方面，诸如Si、SiC等功率半导体器件由于自身特性的缺陷，已经渐渐满足不了人们对功率变换装置的效率、体积、重量以及恶劣环境适应能力等越来越高的要求。

控制策略方面，一般采用软开关技术，通过谐振电路实现功率器件在零电压开关(Zero Voltage Switching，ZVS)状态下开通或者在零电流开关(Zero CurrentSwitching，ZCS)状态下关断，从而有效减小换流时功率器件上的开关损耗，达到提升效率的目的。

现有技术中通常通过软开关技术实现逆变器主电路的控制，软开关技术主要分为无源软开关和有源软开关，其中无源软开关是指通过在主电路中加入无源器件实现软化开关，不能完全消除开关损耗，导致逆变器的工作效率低。有源软开关是指在主电路中加入辅助电路实现软开关，辅助电路中含有有源器件，导致逆变器的可靠性低。且无源软开关和有源软开关均会导致逆变器体积大，成本高。

发明内容

为了克服上述现有技术中逆变器的工作效率低、可靠性低、体积大且成本高的不足，本发明提供一种高频单相全桥逆变器及其控制方法，包括主电路和控制电路；主电路包括谐振电感、负载和开关管；控制电路包括电感电流采样模块、负载电压采样模块和驱动信号生成模块；电感电流采样模块连接谐振电感，用于采集谐振电感的电流；负载电压采样模块连接负载，用于采集负载的电压；驱动信号生成模块连接负载电压采样模块和电感电流采样模块，用于基于电压和电流生成驱动信号，驱动开关管导通/关断，提高了逆变器的工作效率和可靠性，且大大缩小了体积，降低了成本。

为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：

一方面，本发明提供一种高频单相全桥逆变器，包括主电路和控制电路；主电路包括谐振电感、负载和开关管；所述控制电路包括电感电流采样模块、负载电压采样模块和驱动信号生成模块；

所述电感电流采样模块连接谐振电感，用于采集谐振电感的电流；

所述负载电压采样模块连接负载，用于采集负载的电压；

所述驱动信号生成模块连接负载电压采样模块和电感电流采样模块，用于基于所述电压和电流生成驱动信号，驱动开关管导通/关断。

所述开关管为多个，多个开关管构成主电路的H桥结构。

所述开关管包括上开关管Q1、下开关管Q3、上开关管Q2和下开关管Q4；

所述上开关管Q1和下开关管Q3连接，构成第一半桥，所述上开关管Q2和下开关管Q4连接，构成第二半桥；所述第一半桥和第二半桥构成主电路的H桥结构。