一种大功率可扩容电源制造技术

本实用新型专利技术公开了一种大功率可扩容电源，涉及涉及感应加热技术领域，包括用于隔离降压的变压器和负载电路，还包括依次连接的用于输出脉动电压的整流电路、用于将脉动电压转为直流电压的滤波电路和用于提高电源工作频率的逆变电路；逆变电路包括多个均与变压器连接的逆变单元，每个逆变单元均包含多个相互并联的逆变器，所述逆变电路连接有用于控制各逆变器工作状态的驱动及保护电路。逆变器包括多个相互并联的开关管以及与各开关管并联连接的缓冲电路。本实用新型专利技术利用分时原理提高了电源整体的谐振频率和输出效率，通过调节负载电压和负载电流的相位角实现了调节输出功率，同时实现了开关管的软开关，有效降低了开关损耗。

A kind of high power scalable power supply

The utility model discloses a high-power expandable power supply, which relates to the field of induction heating technology, including a transformer and a load circuit for isolating and reducing voltage, a rectifier circuit for outputting the pulsating voltage in turn, a filter circuit for converting the pulsating voltage to a DC voltage and an inverter circuit for improving the working frequency of the power supply; the inverter circuit includes a plurality of equalities Each inverter unit includes a plurality of inverters in parallel with each other, and the inverter circuit is connected with a driving and protection circuit for controlling the working state of each inverter. The inverter includes a plurality of switches connected in parallel with each other and a buffer circuit connected in parallel with each switch. The utility model improves the overall resonant frequency and output efficiency of the power supply by using the time-sharing principle, realizes the adjustment of the output power by adjusting the phase angle of the load voltage and load current, realizes the soft switch of the switch tube, and effectively reduces the switch loss.

【技术实现步骤摘要】
一种大功率可扩容电源
本技术涉及感应加热
，具体涉及一种大功率可扩容电源。
技术介绍
随着电力电子技术和功率半导体器件的发展，感应加热电源是感应加热的核心设备。感应加热电源拓扑结构经过不断的完善，已形成一种固定的AC/DC/AC变换形式，主要由整流器、滤波器、逆变器、负载及一些控制与保护电路组成，工作时，工频交流电经整流器整流并经滤波器滤波后成为平滑的直流电，送入逆变器中，逆变器采用功率半导体器件作为开关器件，把直流电变为所需频率的交流电供给负载。感应加热电源不但可以对工件整体加热，还可以对工件局部的针对性加热；不但可以实现工件的深层透热，还可以只对其表面、表层集中加热；不但可对金属材料直接加热，还可以对非金属材料进行间接式加热。感应加热电源已广泛应用于各行各业对金属材料的热加工、热处理、热装配及焊接、熔炼等工艺中，但随着感应加热技术的不断发展和应用领域的不断扩大，各领域对感应加热电源的频率、容量的要求也越来越高。目前，国内频率高于100kHz的固态感应加热电源基本上都是采用功率MOSFET器件。由于MOSFET功率器件容量小，大功率设备需要大量的器件并联使用，而且MOSFET内部的寄生二极管的不良反向恢复特性较差，实际使用中，必须在MOSFET外部串联快恢复二极管，从而屏蔽MOSFET内部的寄生二极管。此方式会使大功率设备需要大量的器件并联使用，可靠性和效率就会降低。而IGBT综合MOS管和双极性晶体管的优点，具有高速、易驱动和通态压降低等综合性能，且容量远高于MOSFET，不存在寄生二极管问题，适合大功率应用，已成为众多加热电源的首选器件。但IGBT的开关损耗，尤其是拖尾电流在高频开关工作状态下引起的关断损耗很大，限制其工作频率的进一步提升。
技术实现思路
本技术的目的在于：为解决IGBT的开关损耗大，导致电源工作频率低的问题，提供了一种大功率可扩容电源。本电源的逆变器采用功率器件IGBT并联分时控制策略，通过不同周期短控制各自的IGBT来提高电源整体的输出频率和器件的利用率。本技术采用的技术方案如下：一种大功率可扩容电源，包括用于隔离降压的变压器和负载电路，还包括依次连接的用于输出脉动电压的整流电路、用于将脉动电压转为直流电压的滤波电路和用于提高电源工作频率的逆变电路；逆变电路包括多个均与变压器连接的逆变单元，每个逆变单元均包含4个相互并联的逆变器，所述逆变电路连接有用于控制各逆变器工作状态的驱动及保护电路。进一步地，所述逆变器包括相互并联的开关管Qa、Qb、Qc、Qd，开关管Qa漏极连接二极管Da负极、源极连接二极管Da正极，开关管Qb漏极连接二极管Db负极、源极连接二极管Db正极，开关管Qc漏极连接二极管Dc负极、源极连接二极管Dc正极，开关管Qd漏极连接二极管Dd负极、源极连接二极管Dd正极。进一步地，所述逆变器还包括与各开关管并联连接的缓冲电路，缓冲电路包括电阻Rs和电容Cs，电阻Rs和电容Cs串联连接。进一步地，所述驱动及保护电路包括高速反相器V1，高速反相器V1的引脚1Y连接高速光耦OC引脚Anode，高速反相器V1的引脚1Y、Vcc、Gnd和高速光耦OC的引脚Cathode共同连接后连接Gnd，高速反相器V1的引脚Vcc连接+5V电源；高速光耦OC的引脚Vcc、En共同连接后连接+5V电源、振荡器G引脚A，高速光耦OC的引脚out连接振荡器G引脚B，高速光耦OC的引脚Gnd连接振荡器G引脚VSS和驱动芯片X，驱动芯片X连接场效应管M。进一步地，所述整流电路为六只二极管组成的三相桥式二极管不空整流电路。进一步地，所述滤波电路包括用于稳定电压的一级滤波电路和用于滤掉高频分量的二级滤波电路。进一步地，所述一级滤波电路包括电容Cw1、Cw2、Cw3和Cw4，电容Cw1和Cw3并联，电容Cw2和Cw4并联。进一步地，所述二级滤波电路与一级滤波电路并联连接，二级滤波电路包括电容Cf1，电容Cf1的另一端分别连接电容Cf2和电阻Rf1，电容Cf2的另一端分别连接电阻Rf2和运算放大器Uf，运算放大器Uf和电阻Rf1的另一端共同连接后连接逆变电路，电阻Rf2的另一端连接Gnd。进一步地，所述负载电路包括依次连接的电感L、电容C和负载R，电感L和负载R均连接变压器。综上所述，由于采用了上述技术方案，本技术的有益效果是：1、本技术中，感应加热电源的整流电路采用三相桥式二极管不控整流电路，三相交流电经整流电路后输出的脉动电压，脉动电压经过滤波电路后变成平滑的直流电压。滤波电路所得平滑直流电压加到各个逆变单元上，逆变单元的每个桥臂由4个IGBT并联组成，通过驱动及保护电路去控制逆变单元开关的周期性动作，使其工作在分时状态，从而提高电源整体的输出频率。2、本技术中，四个电路结构、工作过程相同的逆变单元输出正负方波电压，经过变压器的隔离降压后加到负载电路。通过变压器初级并联，次级串联方案合成功率，从而实现了扩容。3、本技术中，采用串联谐振型IGBT并联的新型电路拓扑结构，逆变电路中每个逆变单元分别工作一个周期，在不同谐振周期段控制逆变单元中各自的IGBT组，利用分时原理达到提高谐振频率的目的，提高了电源整体的效率，通过调节负载电压和负载电流的相位角实现了调节输出功率，同时实现了开关管的软开关，有效降低了开关损耗。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为本技术的整体结构示意图；图2为本技术的逆变器的电路图；图3为本技术的实施例1的整体电路图。具体实施方式为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本技术，并不用于限定本技术，即所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大功率可扩容电源，包括用于隔离降压的变压器和负载电路，其特征在于，还包括依次连接的用于输出脉动电压的整流电路、用于将脉动电压转为直流电压的滤波电路和用于提高电源工作频率的逆变电路；逆变电路包括多个均与变压器连接的逆变单元，每个逆变单元均包含4个相互并联的逆变器，所述逆变电路连接有用于控制各逆变器工作状态的驱动及保护电路。/n

【技术特征摘要】
1.一种大功率可扩容电源，包括用于隔离降压的变压器和负载电路，其特征在于，还包括依次连接的用于输出脉动电压的整流电路、用于将脉动电压转为直流电压的滤波电路和用于提高电源工作频率的逆变电路；逆变电路包括多个均与变压器连接的逆变单元，每个逆变单元均包含4个相互并联的逆变器，所述逆变电路连接有用于控制各逆变器工作状态的驱动及保护电路。


2.根据权利要求1所述的一种大功率可扩容电源，其特征在于，所述逆变器包括相互并联的开关管Qa、Qb、Qc、Qd，开关管Qa漏极连接二极管Da负极、源极连接二极管Da正极，开关管Qb漏极连接二极管Db负极、源极连接二极管Db正极，开关管Qc漏极连接二极管Dc负极、源极连接二极管Dc正极，开关管Qd漏极连接二极管Dd负极、源极连接二极管Dd正极。


3.根据权利要求1或2所述的一种大功率可扩容电源，其特征在于，所述逆变器还包括与各开关管并联连接的缓冲电路，缓冲电路包括电阻Rs和电容Cs，电阻Rs和电容Cs串联连接。


4.根据权利要求1所述的一种大功率可扩容电源，其特征在于，所述驱动及保护电路包括高速反相器V1，高速反相器V1的引脚1Y连接高速光耦OC引脚Anode，高速反相器V1的引脚1Y、Vcc、Gnd和高速光耦OC的引脚Cathode共同连接后连接Gnd，高速反相器V1的引脚Vcc连接+5...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹祥红，胡海洋，
申请(专利权)人：郑州大轻自动化设备有限公司，
类型：新型
国别省市：河南;41