常用的諧振槽路拓撲結構

??????? 感應加熱電源的感應器和負載可以等效為電阻和電感的組合,一般把由感應器、負載、諧振電容構成的電路稱為諧振槽路,其形式多種多樣,最常用的為二階諧振槽路和三階諧振槽路。高階諧振槽路可以看作是由基本的二階諧振槽路組合而成的復合諧振電路,由于這種電路的諧振頻率點多、設計復雜、鎖相電路設計困難,因此在大功率電源中應用較少。

??????? 常用的二階諧振槽路有:LC串聯諧振槽路和LC并聯諧振槽路;常用的三階諧振槽路有:CCL諧振槽路和LLC諧振槽路。幾種諧振槽路的電路結構和幅頻特性如圖1所示。

圖1常用諧振槽路

??????? 圖1(a)為LC串聯諧振槽路,負載電感LH、電阻R和諧振電容CH為串聯連接。由于電感串聯在諧振槽路中,因此需要電壓型逆變器供電。當串聯諧振槽路工作在固有諧振頻率點時,其等效阻抗最小,逆變器輸出功率最大,逆變器輸出電壓電流同相位,逆變器功率器件的開關損耗最小。實際逆變器工作時,為避免二極管反向恢復造成的浪涌電流和電壓沖擊,應使諧振逆變器工作于感性準諧振狀態,此時功率器件為零電壓開通(ZVS),非零電流關斷。LC串聯諧振槽路結構簡單、設計方便,但是逆變器的負載匹配方式只能采用匹配變壓器,且負載短路保護困難。

??????? 圖1 (b)所示為LC并聯諧振槽路,負載電感LH、電阻R和諧振電容CH為并聯連接。由于電容并聯在諧振槽路中,因此需要電流型逆變器供電。當并聯諧振槽路工作在固有諧振頻率點時,其等效輸出阻抗最大,逆變器輸出功率也最大。實際逆變器工作時,為消除線路寄生電感對逆變換流過程的影響,應使諧振逆變器工作在容性準諧振狀態,此時功率器件為零電流開通(ZCS),非零電壓關斷。LC并聯諧振槽路結構簡單、設計方便,可以通過合理選擇并聯諧振電容的大小來實現逆變器的負載匹配,但是逆變器對負載開路保護相對困難。

?????? 圖1(c)是一種目前在電流型感應加熱電源中廣泛采用的三階CCL諧振槽路,利用串聯電容C2抵消感應線圈多余的感抗成分,使感應線圈的電壓得到提升,以利于功率輸出。這種槽路結構比二階LC并聯諧振槽路在阻抗匹配、諧振頻率調整方面有更大的靈活性。實際工作時,槽路工作于綜合并聯諧振頻率點ω0

??????? 圖1(d)所示的三階LLC 諧振槽路具有電流變換能力,通過改變槽路參數可以方便地調整槽路的等效阻抗,因此可以取代二階LC串聯諧振槽路所必須的高頻匹配變壓器。同時,LLC三階諧振槽路還可以解決二階LC諧振槽路抗感應器短路、開路、打火等故障能力不足的問題,功率控制方式也比較靈活。實際逆變器工作時,槽路工作于綜合串聯諧振頻率點ω0。由于LLC 諧振電路具有較好的工作特性,近年來很多國內外學者對之進行了理論分析和實驗研究并取得了一些研究成果,但是在諧振電路的并聯特性、槽路參數設計,以及諧振逆變器的鎖相控制等方面,目前的研究還遠不夠深入,需要做進一步的研究。

 


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