电容桥电感桥串联谐振变流器

电容桥电感桥串联谐振变流器的应用 电力电子技术有四大变换技术：AC-DC，AC-AC，DC-DC DC-AC，而“电容桥电感桥串联谐振变流器”可以解决DC-DC DC-AC两大变换的问题。电容桥电感桥串联谐振变流器属于负载换 流。电容桥电感桥串联谐振变流器从本质上讲是一产生正弦半波交流 电的直流斩波电路。 准确地说：逆变器——静态电力变换器，是由电子开关和离散的 交流波形组成。电子开关处于直流电压作用下，若不采取措施是无法 关断的。在逆变电路中，电子开关的换流问题至关重要。所谓换流， 就是指电子开关支路的电流转换，而换流的结果是让原先导通的电子 开关关断电容桥，而让原先关断的导通。 逆变器按换流方式分类可分为：器件换流，电网换流，负载换流 和强迫换流四种。器件换流只适用于全控型器件，即有自关断能力的 器件，如IGBT、电力MOSFET、GTR、GTO 等。其余三种方式主要 是针对晶闸管而言的。器件换流和强迫换流都是因为器件或变流器自 身的原因而实现换流的，属于自换流；电网换流和负载换流不是依靠 变流器自身原因，而是借助于外部因素（电网电压或负载电压）来实 现换流的，属于外部换流。 电力电子技术作为一个学科仅有半个世纪的历史，但由于他对国 民经济有明显作用，受到国内外的普遍重视，因而发展相当迅速，以 致目前所用的技术，无论在功率器件、电路拓扑、控制方法和系统性 能等方面均与早期有明显差别。

早期的功率器件是晶体闸流管（简称晶闸管或SCR），由于它和 充气闸流管相比，在功率密度、开关速度、工作寿命和功率损耗等方 面均占优势，因而淘汰了后者并促使半导体变流技术的迅速发展。 SCR 是一种半控型器件，由它组成的电路简称半控型电路，其基本特 点是开关容量大，技术成熟，但电路结构复杂，开关频率不高，功率 密度和整机效率依然偏低。GTR 的应用，使电力电子电路由半控型 转为全控型，并在不同程度上克服了 SCR 电路存在的缺点，因而在 中小功率领域中出现了GTR 电路取代SCR 电路的局面。和功率场效 应管（Power MOSFET）相比，GTR 具有导通内阻低和阻断电压高的 优点，但其输入特性却远逊于前者，因为 GTR 是一种电流控制型器 件，其开通增益仅为 5~10，这对大功率器件控制电路的制作工艺和 电能消耗都是沉重的负担。此外，为降低噪音，现代电源要求以超音 频运行，但在硬开关环境中，GTR 的典型开关频率仅为5KHz，这显 然无法满足上述要求；与此相反，MOSFET 是一种电压控制型器件， 控制功率极低；它同时又是一种高频器件，完全能在超音频硬开关环 境中工作，但其输出特性却不如 GTR。

由此看来，GTR 和功率 MOSFET 的优缺点具有明显的互补性，因此希望研制一种新型器件， 其输入特性和开关频率与 MOSFET 相似；而输出特性和开关容量则 与GTR 相似，这种器件就是IGBT，实际上它是一种用MOS 栅控制 的晶体管。由于IGBT 具有GTR 和Power MOSFET 都无法具备的性 能，在短短几年时间，IGBT 就完全占据了原先GTR 的应用领域并使 电力电子技术进入到超音频时代。 在高压大功率领域，门极可关断晶闸管（GTO）的成功应用电容桥，使 该领域的变流电路省去复杂的阳极关断电路（换流电路）。但GTO 在关断不均匀，易因局部过热而失败；此外GTO也是一种电流控制 型器件，其关断增益仅为3~5，需要复杂而昂贵的驱动电路和缓冲电 路。由于这些弱点，限制了GTO 的广泛应用。当初人们曾寄希望于 MOS 门控晶闸管（MCT），但经历了17 年的研制和生产之后不得不 宣告终止，令人叹息。 在高压大功率全控型器件中，集成门极换流晶闸管（IGCT）是 一种将门极驱动电路与芯片集成封装的门极换流晶闸管（GCT），其 表现很引人关注。它是在 GTO IGBT的基础上发展起来的，兼具 两者的优点，又能克服两者的缺点。