用于电压源型变换器与阻容性负载的阻抗匹配一体化电路

本发明涉及阻抗匹配，具体涉及一种用于电压源型变换器与阻容性负载的阻抗匹配一体化电路。

背景技术：

1、随着电源变换器的推广与应用，其负载种类也趋于多样化，复杂化。在很多应用场景中，负载的等效阻抗大多会随着输入频率的改变而改变，由此导致的阻抗不匹配，往往会造成变换器所输出的功率无法全部传给负载，含有大量的无功功率的问题，对于设计极为不利，因此需要在变换器和负载间加入阻抗匹配网络进行阻抗匹配，达到较好的工作效果。

2、电压源型变换器的输出端波形为脉冲宽度调制电压序列，该波形存在大量高频成分，其高频谐波成分主要集中在开关频率及其整数倍附近。这些高频成分往往不利于负载的正常工作，因此一般会采用低通滤波器滤除大部分的高频谐波成分，获得波形质量较好的正弦电压，以保证负载的正常、高效工作。

3、电压源型变换器，其结构示意图如图1所示。滤波网络通常由电感、电容等无源器件组合构成，通常采用如图2所示的lc滤波器。为获得较好的滤波效果，其截止频率需低于1/2的开关频率。阻抗匹配网络由电感、电容等无源器件组合构成，结构由系统匹配频带决定。典型的阻抗匹配网络结构如图3(a)～图3(f)所示。

4、现有技术中变换器与滤波网络部分、负载及其阻抗匹配网络部分一般为独立设计，即变换器与滤波网络单独设计，负载与阻抗匹配网络单独设计；这无疑增加了系统的无源器件数量和体积，不仅降低了系统的效率和功率密度，还增加了系统成本。考虑到电致发光器件、压电换能器等诸多负载都为阻容性负载，且等效阻抗的值多随输入的变化而变化。鉴于此，有必要提供一种针对此类阻容性负载提供滤波与阻抗匹配一体化设计电路。

技术实现思路

1、(一)解决的技术问题

2、针对现有技术的不足，本发明提供了一种用于电压源型变换器与阻容性负载的阻抗匹配一体化电路，解决了无源器件数量多的技术问题。

3、(二)技术方案

4、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

5、一种用于电压源型变换器与阻容性负载的阻抗匹配一体化电路，包括第一电感和lc子网络；

6、所述第一电感与lc子网络一体化设计；所述第一电感的一端与电压源型变换器的第一输出端相连接，另一端通过lc子网络与阻容性负载的第一输入端相连；所述电压源型变换器的第二输出端通过lc子网络与阻容性负载的第二输入端相连。

7、优选的，所述lc子网络包括如下四种情形：

8、(1)lc子网络为导线；

9、(2)lc子网络为第二电感，

10、(2.1)所述第二电感并联在第一电感和阻容性负载的连接端与电压源型变换器的第二输出端之间；或

11、(2.2)所述第二电感串联在第一电感与阻容性负载之间；

12、(3)lc子网络为第二电容，

13、(3.1)所述第二电容并联在第一电感和阻容性负载的连接端与电压源型变换器的第二输出端之间；或

14、(3.2)所述第二电容串联在第一电感和阻容性负载之间；

15、(4)所述lc子网络在(2.1)、(2.2)、(3.1)、(3.2)中至少选择两种情形进行排列组合，且不限制选定情形中的第二电感或者第二电容的数量。

16、(三)有益效果

17、本发明提供了一种用于电压源型变换器与阻容性负载的阻抗匹配一体化电路。与现有技术相比，具备以下有益效果：

18、本发明中，所述阻抗匹配一体化电路包括第一电感和lc子网络；所述第一电感与lc子网络一体化设计；所述第一电感的一端与电压源型变换器的第一输出端相连接，另一端通过lc子网络与阻容性负载的第一输入端相连；所述电压源型变换器的第二输出端通过lc子网络与阻容性负载的第二输入端相连。即具体用于电压源型变换器和阻容性负载之间，与传统的电压源型变换器的系统架构相比，将滤波网络与阻抗匹配网络简化融合成为一个整体，在保证负载端电压波形质量的情况下，实现了无源器件数量的减少。

技术特征：

1.一种用于电压源型变换器与阻容性负载的阻抗匹配一体化电路，其特征在于，包括第一电感和lc子网络；

2.如权利要求1所述的阻抗匹配一体化电路，其特征在于，所述lc子网络包括：

3.如权利要求1所述的阻抗匹配一体化电路，其特征在于，所述lc子网络包括：

4.如权利要求1所述的阻抗匹配一体化电路，其特征在于，所述lc子网络包括：

5.如权利要求1所述的阻抗匹配一体化电路，其特征在于，所述lc子网络包括：

6.如权利要求1所述的阻抗匹配一体化电路，其特征在于，所述lc子网络包括：

7.如权利要求1所述的阻抗匹配一体化电路，其特征在于，所述lc子网络包括：

技术总结本发明提供一种用于电压源型变换器与阻容性负载的阻抗匹配一体化电路，涉及阻抗匹配技术领域。本发明中，所述阻抗匹配一体化电路包括第一电感和LC子网络；所述第一电感与LC子网络一体化设计；所述第一电感的一端与电压源型变换器的第一输出端相连接，另一端通过LC子网络与阻容性负载的第一输入端相连；所述电压源型变换器的第二输出端通过LC子网络与阻容性负载的第二输入端相连。即具体用于电压源型变换器和阻容性负载之间，与传统的电压源型变换器的系统架构相比，将滤波网络与阻抗匹配网络简化融合成为一个整体，在保证负载端电压波形质量的情况下，实现了无源器件数量的减少。技术研发人员：汪洪亮,邓孝军,左世雄,孙田福,岳秀梅受保护的技术使用者：湖南大学技术研发日：技术公布日：2024/9/29