阅读说明：本技术 一种利用数波法调节输出功率的软开关电路及方法 (Soft switching circuit and method for adjusting output power by using digital wave method ) 是由 易智勇 王德斌 于 2019-09-28 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种利用数波法调节输出功率的软开关电路及方法,属于电力电子技术领域。该方法充分利用了交流电的能量传输特点,在交流电压过零检测电路中,控制电路中的单片机或DSP判断出单相交流电的过零时刻,控制开关器件每次都在交流电电压过零瞬间进行通断操作,不仅保证了开关器件的完美零电压通断,而且对供电电网几乎是零谐波污染。单片机或DSP根据所要求输出功率与额定功率的百分比,按照相关比例从电网中提取能量：以单相电电压的一个周期作为最小单位,按同样比例通断MOS管。如果负载是需要保持稳定运转的电动机,可以把这连续通断的若干单位时间重新组合,使得每次通断的时间尽可能地短,以确保电动机稳定运转。(The invention discloses a soft switching circuit and a method for adjusting output power by using a digital wave method, and belongs to the technical field of power electronics. The method fully utilizes the energy transmission characteristics of the alternating current, in the alternating voltage zero-crossing detection circuit, a singlechip or a DSP in a control circuit judges the zero-crossing moment of the single-phase alternating current, and controls a switching device to be switched on and off at the moment of the zero-crossing of the alternating voltage each time, so that the perfect zero-voltage switching-on and switching-off of the switching device are ensured, and the zero-harmonic pollution to a power supply grid is almost realized. The single chip microcomputer or the DSP extracts energy from the power grid according to the percentage of the required output power and the rated power and the relevant proportion: and taking one period of single-phase electric voltage as a minimum unit, and switching on and off the MOS tube according to the same proportion. If the load is a motor that needs to maintain stable operation, the number of units of this successive switching can be recombined so that the time per switching is as short as possible to ensure stable operation of the motor.)

一种利用数波法调节输出功率的软开关电路及方法

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，具体来说，涉及一种利用数波法调节输出功率的软开关电路及方法。

背景技术

在各种使用电阻丝或电动机做负载的家用或工业用电器中，如何付出低廉的代价保证输出功率连续可调，一直是本行业的一个技术大难题。最常用的调节方式是等级调节，无法做到连续调节，仅仅在比较高档的电机调速系统中，才使用昂贵的变频器进行调速调功率，并且，在控制电机的电路中使用变频器，不仅导致了系统成本上升，而且还使得系统的功率因数很低，效率下降，同时也增加了对电网的谐波污染。

申请号为201610021738.5，名称为《电机丢波软起动控制方法和装置》的发明专利提出了采用过半个整波法进行电机软起动的解决方案，但是，这种做法有个致命的缺陷，由于其在电机启动时不是以整个正弦波作为能量的最小单位，而是以半个正弦波作为能量的最小单位，在启动时如果每次取的正弦半波都是同一个方向，产生的实际效果将是给了交流电机一个直流电，从而导致交流电机工作异常。并且，每次从电网中取半波，也对电网的正常运行也将产生不益影响。

针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

针对相关技术中的问题，本发明提出一种利用数波法调节输出功率的软开关电路及方法。由于现阶段普遍使用交流电为电器供电，该方法充分利用了交流电的能量传输特点，控制开关器件每次都在交流电电压过零瞬间进行通断操作，不仅保证了开关器件的完美零电压通断，而且对供电电网几乎是零谐波污染，应用在带有大功率电机的电器启动上，不会对电网形成冲击。

本发明的技术方案是这样实现的：

根据本发明的一个方面，利用了一种交流电压过零检测控制电路，以及相关的主电路两大部分组成。

进一步的，所述主电路包括MOS管Q1，Q2，续流CBB电容Cx，负载RL。MOS管Q1的D脚连接单相电的火线(或零线)，MOS管Q1的内部有一个用于续流的反向并联二极管D1，MOS管Q1的S脚连接电容Cx和负载RL的一端；电容Cx和负载RL的另一端与MOS管Q2的S脚连接；MOS管Q2的D脚连接单相电的零线(或火线)，MOS管Q2的内部有一个用于续流的反向并联二极管D2.

根据本发明的另一个方面，提供了一种利用数波法调节输出功率的软开关电路或方法，具体实现或步骤如下：

在交流电压过零检测电路中，控制电路中的单片机可以判断出单相交流电的过零点时刻，从而可以驱动MOS管的通断时刻与交流电压过零的时刻精确重合。进而保证了MOS管工作在零电压纯软开关工作状态，并且不会对电网产生谐波污染。

单片机在收到功率调节指令后，根据所要求输出功率与额定输出功率的百分比q％(0<＝q<＝100)，按照相关比例从电网中提取能量：以单相电电压的一个周期作为最小单位，在100个单位时间中，在q个单位时间中使得MOS管导通，在剩下的100-q个单位时间中则关断MOS管。

以上所述，就是数波法调节输出功率的具体实现方法。在实际应用中，如果负载不是纯电阻型负载，而是需要保持稳定运转的电动机，可以把这连续通断的100个单位时间重新组合，使得每次通断的时间尽可能地短，以确保电动机稳定运转。比如：当输出功率是额定功率的百分之60时，如果是纯电阻型负载，可以在每100个周期中，连续导通60个周期，关断40个周期；如果是需要保持稳定运转的电动机做负载，可以每导通3个周期，就关闭2个周期：也就是“通(1T)通(1T)通(1T)断(1T)断(1T)”，然后再做一次优化,更改成：“通(1T)断(1T)通(1T)通(1T)断(1T)”，对于其它的输出功率百分比取值，可以类似地进行优化。

本发明的有益效果为：

本发明通过利用交流电能量传输的特点，使得开关器件每次都是在交流电电压过零时通断，不仅开关管的开关损耗几乎等于零，而且相关负载在工作时对电网的谐波污染也几乎为零。这样的功率调节方式不仅方便、灵活，同时还价廉、可靠。这种调节方式，不仅可以在单相交流电上使用，同样也可以在三相交流电上使用。因此，该发明的应用领域极其广泛。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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它的附图。

图1是根据本发明提供的主电路图。图中的开关管Q1，Q2是MOS管，也可以是包括IGBT在内的其它全控式开关器件。图中的Cx是中小容量的高压高频电容，在电感性负载中用做续流。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。

实施例

如图1所示，本实施例提出的一种利用数波法调节输出功率的软开关电路，包括交流电压过零检测电路，以及相关的主电路两大部分组成。

进一步的，所述主电路包括MOS管Q1，Q2，续流CBB电容Cx，负载RL。MOS管Q1的D脚连接单相电的火线(或零线)，MOS管Q1的内部有一个用于续流的反向并联二极管D1，MOS管Q1的S脚连接电容Cx和负载RL的一端；电容Cx和负载RL的另一端与MOS管Q2的S脚连接；MOS管Q2的D脚连接单相电的零线(或火线)，MOS管Q2的内部有一个用于续流的反向并联二极管D2.

根据本发明的另一个方面，提供了一种利用数波法调节输出功率的软开关电路或方法，具体实现或步骤如下：

在交流电压过零检测电路中，控制电路中的单片机可以判断出单相交流电的过零点时刻，从而可以驱动MOS管的通断时刻与交流电压过零的时刻精确重合。进而保证了MOS管工作在零电压纯软开关工作状态，并且不会对电网产生谐波污染。

单片机在收到功率调节指令后，根据所要求输出功率与额定输出功率的百分比q％(0<＝q<＝100)，按照相关比例从电网中提取能量：以单相电电压的一个周期作为最小单位，在100个单位时间中，在q个单位时间中使得MOS管导通，在剩下的100-q个单位时间中则关断MOS管。

以上所述，就是数波法调节输出功率的具体实现方法。在实际应用中，如果负载不是纯电阻型负载，而是需要保持稳定运转的电动机，可以把这连续通断的100个单位时间重新组合，使得每次通断的时间尽可能地短，以确保电动机稳定运转。比如：当输出功率是额定功率的百分之60时，如果是纯电阻型负载，可以在每100个周期中，连续导通60个周期，关断40个周期；如果是需要保持稳定运转的电动机做负载，可以每导通3个周期，就关闭2个周期：也就是“通(1T)通(1T)通(1T)断(1T)断(1T)”，然后再做一次优化,更改成：“通(1T)断(1T)通(1T)通(1T)断(1T)”，对于其它的输出功率百分比取值，可以类似地进行优化。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。