一种单逆变器产生并输出双频正弦波的方法技术

本发明专利技术提出了一种单逆变器产生并输出双频正弦波的方法，其步骤如下：搭建功率信号发生电路；将两个预调制频率的正弦信号分别与三角载波信号进行幅值比较得到两组不同的控制信号；将两组控制信号输入脉冲逻辑组合模块，使全桥逆变器输出多频方波信号；将两个正弦波进行数值求和运算，并与三角载波进行数值比较运算生成参考数值脉冲；根据冲量等效原理得到全桥逆变方波信号的直流电压幅值；根据直流电压幅值实时调节Buck

【技术实现步骤摘要】
一种单逆变器产生并输出双频正弦波的方法


[0001]本专利技术涉及无线充电的
，尤其涉及一种单逆变器产生并输出双频正弦波的方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着电力电子技术的发展，采用无线方式对便携终端进行充电的无线充电技术受到了越来越多的研究与应用。在现有的近场磁耦合式无线电能传输系统中无线充电发送器和无线充电接收器之间仅使用单一频段的功率信号，因而无法满足多频率、多负载用户要求。
[0003]此外，在感应加热应用中，由于感应线圈中电流的频率与被加热工件的加热厚度即透入深度成反比，电流的频率势必影响到工件不同部分加热功率的分布及升温速度，已有的研究表明，感应线圈中的电流频率是决定工件加热性能的重要因素。因此，在处理表面复杂几何形状的加热工件时，单一频率的感应电流对不同部分不一致的加热效果，将严重影响工件的加工质量。
[0004]双频或多频无线电能传输系统将很好地解决多频率、多负载同时供电问题。同样，双频率感应加热方式是目前提出的解决表面复杂几何形状工件热处理问题的唯一途径。
[0005]现有双频无线电能传输技术存在许多问题：一是采用固定开关时刻，当负载等条件发生变化时无法实时调节传输频率；二是高频必须是低频的整数倍，不能传输非整数倍的频率组合；三是当频率个数超过三个时，描述开关时刻的方程组维数高、变量多、非线性、约束条件十分多，求解此类方程组十分困难。

技术实现思路

[0006]为解决上述问题，本专利技术提出一种单逆变器产生并输出双频正弦波的方法，不必求解高维多变量多约束条件的非线性方程组，只需将各个单频率脉冲按本专利技术进行逻辑组合配置，并按照本专利技术消除误差，即可用一个逆变器同时输出任意双频甚至多频的功率信号。
[0007]为了达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：一种单逆变器产生并输出双频正弦波的方法，其步骤如下：
[0008]步骤一：搭建功率信号发生电路，功率信号发生电路包括直流电源、Buck
‑
Boost变换器和全桥逆变器，Buck
‑
Boost变换器的输入端与直流电源相连接，Buck
‑
Boost变换器的输出端与全桥逆变器相连接；全桥逆变器的主电路的功率开关管分别与控制信号相连接；
[0009]步骤二：将两个预调制频率的正弦信号分别与三角载波信号进行幅值比较，得到两组不同的控制信号；
[0010]步骤三：将步骤二中的两组控制信号输入脉冲逻辑组合模块，所得的输出信号驱动全桥逆变器的主电路的功率开关管，从而使全桥逆变器输出含有期望的多频方波信号；
[0011]步骤四：将步骤二中两个期望的不同频率、不同幅值的正弦波进行数值求和运算，
然后与三角载波进行数值比较运算，生成用于消除误差的参考数值脉冲；
[0012]步骤五：根据冲量等效原理，将步骤三中全桥逆变器的多频方波信号的每一个脉冲与步骤四中的参考数值脉冲进行实时比较计算，得到全桥逆变方波信号的每一个脉冲时刻所需的直流电压幅值；
[0013]步骤六：根据步骤五计算得到的每一个脉冲时刻所需的直流电压幅值，实时调节Buck
‑
Boost变换器的占空比β，直至下一个脉冲时刻到来，返回步骤五。
[0014]所述全桥逆变器的控制信号通过将预调制频率的正弦信号分别与三角载波信号的幅值进行比较后产生的方波信号进行“与”或“或”逻辑操作产生；所述预调制频率的正弦信号包括频率不同的信号f1和信号f2。
[0015]一组控制信号包括控制信号G2和控制信号G3，控制信号G2和控制信号G3的波形相同，另一组控制信号包括控制信号G1和控制信号G4，控制信号G1和控制信号G4的波形相同、且与控制信号G2和控制信号G3的波形互补，控制信号G1与全桥逆变器的主电路的功率开关管Q1相连接，控制信号G2与功率开关管Q2相连接，控制信号G3与功率开关管Q3相连接，控制信号G4与功率开关管Q4相连接，所述功率开关管Q1与功率开关管Q2串联连接，功率开关管Q3与功率开关管Q4串联连接，功率开关管Q1和功率开关管Q3均与电源的正极相连接，功率开关管Q2和功率开关管Q4均与电源的负极相连接，功率开关管Q1与功率开关管Q2的中点为输出端A，功率开关管Q3与功率开关管Q4的中点为输出端B。
[0016]所述控制信号G2和控制信号G3的产生方法是：将信号f1和信号f2的幅值与三角载波的幅值进行比较，若信号f1、信号f2的幅值大于或等于三角载波信号的幅值输出高电平，否则输出低电平，信号f1与三角载波比较得到方波信号I，信号f2与三角载波信号比较得到方波信号II，方波信号I和方波信号II进行“或”操作运算得到控制信号Q2和控制信号Q3；所述控制信号Q1和控制信号Q4的产生方法是：将信号f1和信号f2的幅值与三角载波的幅值进行比较，若信号f1、信号f2的幅值小于或等于三角载波信号的幅值输出高电平、否则输出低电平，信号f1与三角载波比较得到方波信号III，信号f2与三角载波信号比较得到方波信号IV，方波信号III和方波信号IV进行“与”操作运算得到控制信号Q1和控制信号Q4。
[0017]所述步骤四中生成参考数值脉冲的方法为：将预调制的两个不同频率、不同幅值的正弦波在数值上相叠加生成合成波，再利用高频三角载波与新合成的合成波在数值上相比较，当合成波幅值大于等于高频三角载波幅值时，输出为高电平，否则输出为低电平，从而得到用于消除误差的数值脉冲。
[0018]与现有技术相比，本专利技术的有益效果：
[0019]1、本专利技术可任意调节预调制的输出频率，并可对各个频率的幅值进行分别调节，进而实现对预调制频率的含量进行控制和调节。
[0020]2、具有可扩展性，可以实现两个及两个以上频率的应用需求，并可对预调制的输出频率、幅值等进行在线调节，可用于实时系统。
[0021]3、产生的双频输出信号的幅值、频率与期望值接近，效果好，非期望谐波基本被消除干净。
附图说明
[0022]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现
有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，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的附图。
[0023]图1为本专利技术功率信号发生电路的原理框图。
[0024]图2为本专利技术全桥逆变器及其控制信号的连接图。
[0025]图3为本专利技术中参考数值脉冲生成的流程图。
[0026]图4为本专利技术全桥逆变器的控制信号的脉冲组合配置原理图，其中，(a)为控制信号G2和G3，(b)为控制信号G1和G4。
[0027]图5为本专利技术控制信号G2和G3及方波信号f1和f2的波形图。
[0028]图6为本专利技术控制信号G1和G4及方波信号f1和f2的波形图。
[0029]图7为本专利技术中冲量等效原理操作的示意图，其中，(a)为参考数值脉冲波形，(本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单逆变器产生并输出双频正弦波的方法，其特征在于，其步骤如下：步骤一：搭建功率信号发生电路，功率信号发生电路包括直流电源、Buck
‑
Boost变换器和全桥逆变器，Buck
‑
Boost变换器的输入端与直流电源相连接，Buck
‑
Boost变换器的输出端与全桥逆变器相连接；全桥逆变器的主电路的功率开关管分别与控制信号相连接；步骤二：将两个预调制频率的正弦信号分别与三角载波信号进行幅值比较，得到两组不同的控制信号；步骤三：将步骤二中的两组控制信号输入脉冲逻辑组合模块，所得的输出信号驱动全桥逆变器的主电路的功率开关管，从而使全桥逆变器输出含有期望的多频方波信号；步骤四：将步骤二中两个期望的不同频率、不同幅值的正弦波进行数值求和运算，然后与三角载波进行数值比较运算，生成用于消除误差的参考数值脉冲；步骤五：根据冲量等效原理，将步骤三中全桥逆变器的多频方波信号的每一个脉冲与步骤四中的参考数值脉冲进行实时比较计算，得到全桥逆变方波信号的每一个脉冲时刻所需的直流电压幅值；步骤六：根据步骤五计算得到的每一个脉冲时刻所需的直流电压幅值，实时调节Buck
‑
Boost变换器的占空比β，直至下一个脉冲时刻到来，返回步骤五。2.根据权利要求1所述的单逆变器产生并输出双频正弦波的方法，其特征在于，所述全桥逆变器的控制信号通过将预调制频率的正弦信号分别与三角载波信号的幅值进行比较后产生的方波信号进行“与”或“或”逻辑操作产生；所述预调制频率的正弦信号包括频率不同的信号f1和信号f2。3.根据权利要求1或2所述的单逆变器产生并输出双频正弦波的方法，其特征在于，一组控制信号包括控制信号G2和控制信号G3，控制信号G2和控制信号G3的波形相同，另一组控制信号包括控制信号G1和控制信号G4，控制信号G1和控制信号G...

【专利技术属性】
技术研发人员：殷婧，曹卫锋，梁燕，武洁，申永鹏，张吉涛，陶加贵，冯凯，王文磊，瓦茨拉夫，
申请(专利权)人：郑州轻工业大学，
类型：发明
国别省市：