外文翻译中英文-一种新型的双管LLC谐振软开关超高频率感应加热电源

- 1 - 附录 A 10027， P。 R。 is in is of in in of by of or in in be a is in of is to in of is I is in in of It is a on as 50%， to 2 - in in 1- 11。 to in is in or of be is by in to of in -5， F A in in is in pa a is in so of In a is as of it of is in LC in F he is 1。 to LC in is LC is up s， C， (Lp of LC is a ( L。 It is LC 1 2 in s of in as of 3 - to be 1 2， is in is d is in is in of in Ls in of s as A. he LC is up of p， e)， ， s。 of as to be be of be of LC in of LC be - 4 - 2 LC in LC is 0)， is p): 0 1 / ( / / ) , 1 /p s p C L CIn to in of is at 0)。 If be 0。 in be 2m a x ()A B 3) - 5 - 3) p s B. of is LC in LC a， Ca L。 3(a) 1 is 2 is 3 (b) is (a)， 2 22 2 211( ( ) ) /( / ( ( ) ) )e e e ea a e e L L L R (4) is a 1 is on 2 is on of 12A B Q U(5) 120 . 5 ( )P Q U(6) ,()0 . 5 a u t d d (7) 6 - 2()2 , ,( ) ( )11 02te a a ad u t d u t ud t R C d t L C (8) /2e a C， of be ) s i n ( ) M du t U e t (9) ,12h e r e ， 2, , ,1 1 2()2de a a L C ， (0) 0 ， 1 ,( 0 ) ( 0 )Q ， of in 1/ Q 2 on of LC In is to in to 1 2 in L df f f(9) D is 1f f。 is an of () In is ); is of is in 20011( ) 022d c L D P w t p tV u u d u d (10) 1 is so )AM (11) in )( )be 7 - - 8 - 4 of 1/ p。 C. of n in t1 Q1 on at 1。 Q1 on in t= Q2 a a2 is 2， 2 1 2 be - 9 - t2 at of 1 to to 1。 t3 at of to 2 to U Q2 is to t4 Q1 is at a， of 1 q。 (8)。 t5 at of to to - 10 - t6 at of to to to 5 of 6 in ，12/B 。1Q，1D，2D，1C，2C， A he of in 5 0 , 2 0 0 ,d c L u H12 5 , 3 5 , 2 . 4 , 1 2 ,a s PL u H L u H L u H C n F 2 2 . 5 , n F1。 0 7 11 - on VS dv/ by , , )a s C， 8 is Q1 p 54V。 Q1 p of 9 in 9 7 3 , 1 . 0 0 8 , 1 . 0 0 8sf k H z M H z M H zis As of LC is 12 - f)。 10 28V 32V 5uH 6 of in in is In an is in so of is On a is in as of of is of in LC - 13 - - 14 - 1 E。 J。 J。 V。 J。 M。 。 “” 1999， 659 2 D。 M。 。 “ ” ， 1998， 45(11): 1141 3 J。 S。 T。 C。 。 “of ” 2004， 47(6): 897 4 D。 。 “of ” 2004， 151(6): 704 5 S。 。 “ ” 1998， 24(14): 886 6 J。 M。 A。 E。 J。 J。 。 “of LC ” 2000， 1430 7 D。 H。 。 “” 2001， 755 759。 8 S。 H。 M。 A。 。 “ WM ” 2003， 150(2): 237 - 15 - 9 H。 。 “ ” 1999 ， 1132 10 S。 V。 M。 。 J。 “” 2004， 151(1): 12 - 16 - 附录 一种新型的双管 振软开关超高频率感应加热电源 10027， P。 R。 要 ：本文介绍了一 种新型的双 振零电压软开关变换器的超高频固态感应加热电源 。 这种逆变器 能够吸收电路中的电感和电容寄生元件 。 开关装置在零电压软开关模式 下工作。通过震荡寄生电感或电容器引起的高电压和电流尖峰，和超高频运行下的巨大的开关损耗 ， 这是在超高频电路中的问题 ， 是 可以解决 的 。此外， 由于 一个大电感 连入电路 ， 那么 这种 新型 的 逆变器就兼顾了电压型和电流型逆变器的优点， 同时在 逆变器的上下桥臂之间不需要加入死区时间 ，因此，该 逆变器 适合于超高频率条件下运行。 本文 介绍了该 逆变器 的工作原理，给出了 在 1真和实验结果。 I 绪论 百万等级超高频感应加热是在金属表面处理 具有 独特优势。然而，电子管振荡器在这些应用中仍然占主导地位，由于频率的原因。基于电子管 的 设备有许多缺点，如效率低（ 50%，正常情况下）， 之前需要对其进行预热 。使用快速 开通关断 的功率器件 如 现固态感应加热电源将大大提高了设备的性能，特别是在效率 方面 。许 多研究成果已 应用 在低功率设备1 11。 与 低频电路相 比较 ，超高频率转换器必须满足电路设计中的一些特殊问题和生产工艺。第一个是感性的器件和电路的电线或线路的寄生参数和电容。这些电感和电容的寄生参数中 具有 不可忽视的等效阻抗，会引起严重的振荡，电压和电流的峰值可能会损坏开关器件。二是 高频的开通关断会引起 巨大的功率损耗。因此，在超高频电源的设计 中 ，电路应该 具有 吸收这些寄生元件的能力，降低转换器的开关损耗。 类电路都是相当好的 应用于高频领域的 拓扑结构 2 - 5 ，并已得到了广泛的应用， 在射频领域 中 ， 由于负载的严重变化，因此他不适合于感应加热领域。本文介绍了 一种新型的双 振软开关 逆变器 ，能吸收电路和- 17 - 器件的寄生元件， 使 所有的 件 工作在 零电压软开关 模式 。此外，该拓扑结构具有两个优点：一个 是 大值电感 的连入 ，使 逆变器具有 电流回路的 有点 ， 同一桥臂上下管不需要加入死区时间 。 而且 串联电感作为补偿的一部分，它 也 将大大提高负载短路能力。 本文 介绍了变频器的原理，并对 两个 路的 关键波形进行了分析，给出了仿真和实验结果。 变器的原理和关键波形 如图 1所示 ，为本文 提出的新的 逆变器 。与正常的 H 桥转换器 相比 ， 它具有 两个电感器， 取代 以前的开关管 。 逆变器 有两种：一种称为负载 是由 C， R（ R 的 为 感应线 圈 和负载的等效电感和电阻）。另一个 括 和负载的等效阻抗 Z L。 是一种辅助谐振网络，帮助 2工作于 零电压软开关工作模式。电感 有这些寄生元件作为谐振回路的一部分，由于这些寄生元 件 的存在 可以有效地消除寄生振荡，高电压 /电流 ， 间的死区时间，这在电压 反 馈 逆变 器 中是很常见的，因为不需要电感 入。因此，这种拓扑结构 适合于超高频率工作的 模式 。这种拓扑结构的其他好处是，串联电感， 负载中 ，可以提高的 逆变器 器负载短路保护能力， 为正常匹配变压器也具有相同的功能。 A 负荷 振阻抗特性 效电感和等效电阻的 并联补偿电容器 C，和串联补偿电感 串并联补偿器不仅可以提高负载回路功率因数，而且还可以提高负载短路能力。此 外，该结构具有正常的变压器将电压 匹配 相同的功能。因此，输出变压器，用于负载匹配的目的，可以省略。因此，发电效率将提高，重量和电源的大小可以减少。负载 振阻抗特性起着重要的作用，在转换器的操作和功率传递。负载 振阻抗（ 可以表示为， - 18 - 图 2显示了负载 两个谐振负载 是串联谐振点 （ 0 ），另一个是并联谐振 点 （ p ）： 0 1 / ( / / ) , 1 /p s p C L C 为了减少负载和电源之间的功率传递，并在负载获得最大功率输出， 转换器的开关频率设定在 串联谐振点 （ 0 ）。如果输出功率 正常 ，可以选择0 。事实上，最大输出可以表示为 2 2m a x ()A B 方 程（ 3）表明，电感 像正常的电压互感器。 B 辅助 振分析 - 19 - 下面介绍 另一 种 振 变换器 ，称为辅助谐振 换器 ，包括 L。图 3（ a） 可知 电路 闭 通 。图 3（ b）是图 （ a） 的等效电路，其中 2 22 2 211( ( ) ) /( / ( ( ) ) )e e e ea a e e L L L R 有一个类似的等效电路当 关闭的。 由于 变换器的拓扑结构和对称性的基础上，可以得到： 12A B Q U 120 . 5 ( )P Q U 辅助谐振电路，电压和电流是由 ,()0 . 5 a u t d d 可得：2()2 , ,( ) ( )11 02te a a ad u t d u t ud t R C d t L C 当 , /2e a C 这二阶微分方程的解可以表示为 ( ) s i n ( ) M du t U e t ,12h e r e ， 2, , ,1 1 2()2de a a L C 大小。初始值 为 - 20 - (0) 0 ， 1 ,( 0 ) ( 0 )Q 在这种转换器有三种频率： Q 2 的导通 关闭频率（转换器的开关频率（ ；负荷 振频率（ ；和辅助谐振频率（ 。在感应加热应用，锁相环（ 作用 通常 是保持。此外，为了让 些频率应该是 S L df f f 1f f，当然 体二极管导通有一 定 间隔是零。因此，在半个周期的波形，具有两个不同的部分组成：一是共振的踪迹，由方程（ 8） 所示 ；另一部分是零电压试验。由于电感的平均电压为零，在稳定状态下，可以得到 220011( ) 022d c L D P w t p tV u u d u d 当 ,1 的值不是很大时，()最大值为 2AM 因此，在一个周期中 1( ) 2( ) () ()电 压可以表示为 - 21 - 图（ 4）所示为 f 2( 的波形 - 22 - C 六种工作模式下的变换器 在转换器中，一个运行周期的六种不同的工作模式。 模式 1 ： 通的 时候，然而，电流流过二极管 以，态下导通 。当 t = 于大容量 2并联 ，压缓慢上升。 因此 2 的开关损耗非常小。 模式 2 在 过 电流降为零，并开始流向 模式 3 在 刻， 为零， 始导通， 为零，辅助谐振停止工作。 模式 4 在 1关断，电流流向 联的电阻 ,1图 8所示。 模式 5在 过 电流减为零，开始流向 模式 6在 助谐振停止工作。图 5所示为 6种工作模式，图 6为一个周期内变换器的主要波形： 1/ 212/ - 23 - 两端电压1Q，1D，2D，1C，2真和实验结果 变换器仿真参数1 5 0 , 2 0 0 ,d c L u H1 2 5 , 3 5 , 2 . 4 , 1 2 ,a s PL u H L u H L u H C n F 12 2 . 5 , n F 频率为 1。 0 7所示为仿真结果， 1Q 打开和关闭在有非常低的 于电路元件吸收寄生参数的，电压和电流的痕迹 很清楚。 - 24 - 图 9 显示了 不 同 的 开 关 频 率 的 情 况 下 的 波 形 ：9 7 3 , 1 . 0 0 8 , 1 . 0 0 8sf k H z M H z M H z 当锁相环（ 去掉 。由于固有谐振频率（ 负载 振是远离开关频率（ 。负载两端的电压（ 降低。图 10显示了不同的负载电压（ 与不同的补偿电感 12832 356这个角度看，有正