【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于中小功率的高频感应加热领域，尤其涉及一种中小功率lllc倍频感应加热电源系统及工作方法。
技术介绍
1、感应加热是一种以法拉第电磁感应定律为理论基础发展起来的技术，是一种高效、节能、环保的加热方式。与传统电阻加热和火焰加热方式相比，感应加热技术具有灵活性高、加热速度快、温度控制精度高、能耗低、对被加热物品没有污染和损伤等优点，被广泛应用于金属板材的淬火、透热、熔炼、焊接处理以及锅具加热等场景。
2、目前，中小容量高频感应加热电源的应用研究一直备受关注，以锅具加热为例，其在要求功率充足的同时，对加热范围的要求也较高。随着电力电子技术的发展，固态高频器件功率场效应晶体管(mosfet)、绝缘栅双极性晶体管(igbt)等的研制成功以及软开关技术的应用，开发的高频开关电路具有开关损耗和通态损耗小，启动方便，效率高等优点，使中小容量的高频感应加热电源系统研究得到推进。igbt器件因其功率容量较大等优势在大中型功率感应加热电源中得到逐渐推广。然而，igbt由于其自身的工作特性限制，工作频率难以提高，在高频应用场景难以得到推广。
技术实现思路
1、本专利技术重点针对上述现有技术中存在的问题，提供一种中小功率lllc倍频感应加热电源系统及工作方法。
2、本专利技术提供了一种中小功率lllc倍频感应加热电源系统及工作方法，包括“矩形”高频电压型逆变器和lllc高频谐振腔，“矩形”高频电压型逆变器包括四个桥臂，其中，四个桥臂包括左桥臂、上桥臂、右桥臂和下桥臂，左桥
3、第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管、第六开关管的类型为带反并联二极管的igbt，第七开关管、第八开关管的类型为功率mosfet。
4、lllc高频谐振腔包括第一负载线圈、第二负载线圈、第三负载线圈、谐振电容。
5、第一开关管的发射极与第二开关管的发射极相连构成左桥臂中点，第三开关管的发射极与第四开关管的集电极相连构成上桥臂中点，第五开关管的集电极与第六开关管的集电极相连构成右桥臂中点，第七开关管的漏极与第八开关管的源极相连构成下桥臂中点。
6、左桥臂中点、上桥臂中点和右桥臂中点相互连接成一点。
7、第一开关管、第二开关管、第三开关管的集电极和第八开关管的漏极与直流侧电压的正极相连，第四开关管、第五开关管、第六开关管的发射极和第七开关管的源极与直流侧电压的负极相连。
8、第一负载线圈、第二负载线圈、第三负载线圈的一端分别连接至所述左桥臂中点、上桥臂中点、右桥臂中点，另一端均与谐振电容的同一端相连接，谐振电容的另一端与下桥臂中点相连，这种结构实现谐振电容的复用，降低了电源系统的成本和体积。
9、lllc高频谐振腔的第一负载线圈、第二负载线圈和第三负载线圈的等效电感值相同且等效电阻值相同，由“矩形”高频电压型逆变器供电，三个负载线圈同时工作，可扩大加热范围，适合较大加热范围的应用场景。
10、电源系统采用工作于谐振腔谐振点的pwm移相调功方式，即谐振腔工作频率等于谐振点频率，且以功率mosfet开关器件第七开关管、第八开关管的驱动信号为基准，其它igbt开关器件第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管、第六开关管延迟一个移相角α导通。
11、lllc高频谐振腔的固有谐振点leq为单个所述负载线圈的等效电感值，c为所述谐振电容的电容值，电源系统输出有功功率po的计算式为：po＝pmaxcos2(3α/2)，pmax为电源系统最大输出有功功率，等于udc为直流侧电压，req为单个所述负载线圈的等效电阻，移相角α的取值范围为0°～60°。
12、高频电压型逆变器的各开关器件导通顺序为：1)功率mosfet开关器件第七开关管、第八开关管交替导通，开关频率为谐振腔工作频率，占空比为50％；2)igbt开关器件第一至第六开关管延迟第七开关管、第八开关管一个移相角α导通，并按顺序导通和关断，开关频率为谐振腔工作频率的1/3，即按照3倍频模式运行，每个igbt器件在一个开关周期内的导通时间占整个周期的1/6。这样，开关器件igbt可以以较低的开关频率工作于高频应用场景，推动igbt的高频化应用。
13、与现有技术相比，本专利技术提供的“矩形”高频电压型逆变器，包含2个功率mosfet器件和6个带反并联二极管的igbt器件，共组成四个桥臂，每个桥臂有两个开关器件；功率mosfet器件的开关频率等于谐振腔的工作频率，符合其高频化应用的特性；而所有igbt器件的开关频率等于谐振腔工作频率的1/3，即实现3倍频运行，有效解决了igbt开关器件难以实现高频化的问题。
14、此外，本专利技术实现了三个负载电感同时工作，可扩大加热范围，适合应用于加热范围较大的中小功率场景；同时，实现了所有igbt器件的零电流关断，所有功率mosfet器件的零电压导通，适应于不同类型的开关器件，降低了开关损耗，提升了系统效率。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种中小功率LLLC倍频感应加热电源系统，包括“矩形”高频电压型逆变器和LLLC高频谐振腔；
2.根据权利要求1所述的电源系统，其特征在于，所述第一负载线圈、第二负载线圈和第三负载线圈的等效电感值相同且等效电阻值相同，三个所述负载线圈同时工作。
3.根据权利要求2所述的电源系统，其特征在于，所述电源系统采用工作于所述谐振腔的谐振点的PWM移相调功方式，且以所述第七开关管、第八开关管的驱动信号为基准，所述第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管、第六开关管的驱动信号延迟一个移相导通角。
4.根据权利要求3所述的电源系统，其特征在于，所述谐振腔的固有谐振点其中，Leq为单个所述负载线圈的等效电感值，C为所述谐振电容的电容值；所述电源系统输出有功功率Po的计算式为：Po＝Pmaxcos2(3α/2)，Pmax为电源系统最大输出有功功率，等于Udc为直流侧电压，Req为单个所述负载线圈的等效电阻，α为所述移相导通角，取值范围为0°～60°。
5.根据权利要求4所述的电源系统，其特征在于，所有的所述IGBT可实现零电流关
6.一种应用于如权利要求1-5任意一项所述的中小功率LLLC倍频感应加热电源系统的工作方法，其特征在于，所述电源系统进行周期性工作，在一个工作周期中，所述电源系统中的所有开关管的驱动顺序具体为：
7.根据权利要求6所述的工作方法，其特征在于，所述第七开关管和所述第八开关管进行基频工作，开关频率为所述谐振腔的工作频率，占空比为50％。
8.根据权利要求6所述的工作方法，其特征在于，所述第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管、第六开关管进行3倍频工作，开关频率为所述谐振腔工作频率的1/3，每个开关管的导通时间占所述工作周期的1/6。
9.根据权利要求7或8所述的工作方法，其特征在于，所有的所述IGBT实现零电流关断，所有的所述MOSFET实现零电压导通。
...【技术特征摘要】
1.一种中小功率lllc倍频感应加热电源系统，包括“矩形”高频电压型逆变器和lllc高频谐振腔；
2.根据权利要求1所述的电源系统，其特征在于，所述第一负载线圈、第二负载线圈和第三负载线圈的等效电感值相同且等效电阻值相同，三个所述负载线圈同时工作。
3.根据权利要求2所述的电源系统，其特征在于，所述电源系统采用工作于所述谐振腔的谐振点的pwm移相调功方式，且以所述第七开关管、第八开关管的驱动信号为基准，所述第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管、第六开关管的驱动信号延迟一个移相导通角。
4.根据权利要求3所述的电源系统，其特征在于，所述谐振腔的固有谐振点其中，leq为单个所述负载线圈的等效电感值，c为所述谐振电容的电容值；所述电源系统输出有功功率po的计算式为：po＝pmaxcos2(3α/2)，pmax为电源系统最大输出有功功率，等于udc为直流侧电压，req为单个所述负载线圈的等效电阻，α为所述移相导通角，取值范围...
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