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【摘 要】谐振变流技术在电力系统的运行和发展中起到至关重要的作用，不同的谐振变流技术的特点以及产生的条件之间都存在着明显的差异。为了对谐振变流技术进行研究和探讨，主要通过不断对电路的结构和特征进行转变，对其应用状况加强了解，进而明确谐振变流技术的发展方向。
【关键词】谐振；变流技术；发展；应用
对于电路来说，开关变换的技术可以分成两种情况，其中谐振变流技术是其中的一种。另外一种是脉宽调制技术，这种技术的应用主要是以中断功率流的方式来进行，对功率的标准值进行控制，形成的电流和电压情况是脉动的。这种技术的应用历史相对比较早，以美国为代表，另外，脉宽调制技术的应用日益成熟化，主要的运行范围在20-50kHz，因为之一范围的重量、效率和可靠性等因素都能够达到标准，实现质量最优。但是，在实际的工作中逐渐曝露出诸多的问题，其中包括电量损耗大，高频用电高峰元器件损坏的程度相对较大，出现的干扰程度也在不断加强。但是谐振技术会对这一问题进行缓解，形成标准的电压电流，降低开关的应力。可见，谐振技术的应用尤其必然性。
1.谐振变换电路的结构及特征
所谓的谐振变换电路就是在电力的开关上增加相应的电感和元件，另一方面可以利用电路寄生电容来形成L谐振电路。这种情况可以使得相关的器件随意进行状态的转变，进而实现开关变换的高效性。
1.1负载谐振变换电路
负载谐振变换电路的具体情况如图1所示，谐振作用下的电压和电流可以在负载上得以体现，其中连接的形式也可以分成串联和并联谐振变化器等多种形式，其中恒流和恒压源的特点也被淋漓尽致地体现出来。
1.2准谐振变换电路
准谐振变换电路的基础就是开关变化器，在这一基础上加入的谐振电感和电容两个因素。因此，从本质上来看，主要是脉宽调制型和传统的谐振型相融合的一种形式，其优点明显易见，不仅可以完善电路的相关电压和电流，还能降低开关的损耗量。
需要注意的是，准谐振变换电路的连接形式主要分成两种，其中包括零电流开关式和零电压开关式两种。
1.2.1零电流准谐振变换电路
在具体的情况下，谐振电容和二极管形成并联的结构，其中谐振电感和由于开关形成串联。如果有源开关能够允许电流单相流通，这时谐振变换电路处于半波模式，如果选择的是双向流通，则工作模式处于全波模式。但是需要注意的是，在实际的工作中，需要将功率控制在一定的范围内，但是缺点也相对比较明显，其中包括开关开通的损耗量，要对开关两端的电压控制在一定的范围内。进而减少能耗量。对于准谐振开关来说，主要的两种形式见图2。
1.2.2零电压准谐振变换电路
电路的模式主要是谐振电容和开关之间形成的是并联的形式，而谐振电感和二极管之间要擦用串联的方式。和准谐振开关的形式相同，根据电压电流的双向和单向的区别来实现全波和半波的模式。在这一过程中主要采用的技术是导通技术，其中损耗问题不得不受到技术人员的高度关注，提升开关的工作频率，使得电容处于一个相对比较稳定的状态是最终的目标。但是，零电压准谐振变换电路之间存在的主要特点就是S上的电压应力和负载变化范围成正比，因此可以根据电压值来对负载变化的范围进行调节。另外，如果寄生电容的谐振电感出现震荡的现象会产生较高的损耗量，直接影响电路运行的效率。如果电力系统的运行环境不稳定就会产生严重的后果。
1.3多谐振变换电路
有源开关和无源开关的运行状态对于寄生参数也会产生较大的影响，自从美国提出多谐振变换电路概念之后，工作人员对这一问题的重视程度不断增加。
1.3.1零电流多谐振变换电路
这种电路形式的二极管和谐振的电容形成并联，这种方式是多谐振变换电路的重要构成部分。
1.3.2零电压多谐振变换电路
这种结构可以通过图3来具体体现，其中零电流和电压的的运行关系较为密切。
多谐振网络的独特结构吸收和利用了变换电路中所有开关器件的寄生电容和电路中的寄生电感，使有源开关和无源开关均具有良好的开关条件。与QRC相比，它降低了开关器件承受的电压电流应力，增大了工作负载的范围，减小了开关频率的调节范围。
1.4谐振环变换电路
谐振环可分为两大类：谐振交流环和谐振直流环。它们都可以有串联和并联两种形式。由于RACL所用开关器件数比BDCL多一倍，故RACL在实际中很少采用。它是在普通PWM型DC/AC逆变器的输人直流电压与逆变器中间插入一个L谐振环节，使输入到逆变桥的电压由大小不变的直流电压转变成周期振荡电压，以实现逆变器中开关器件的零电压开关。逆变器的输出维持正弦交流电压波形不变，但逆变桥输人振荡电压频率比输出电压频率要高很多。RDCL变换电路的优点是：电路结构清晰，不改变直流母线两侧变换器的结构，只对公共直流母线电压或电流进行操作；过零点对所有整流器和逆变器开关都有效，因而电路结构简单，不需要为每个开关配备一套谐振元件；开关器件的开通和关断均为零电压或零电流条件。
2.谐振变流技术的应用
2.1开关稳压电源
开关稳压电源广泛应用于微型计算机、彩电、宇航设备、军用设备等领域，一般采用准谐振变换电路。日本用开关器件制成了功率为5kw的ZVC一QRC开关稳压电源。美国于1990年做出了功率密度为4.5w/cm3，运行频率为10MHz的多谐振开关电源。
2.2直流电机驱动
采用准谐振变流技术进行DC/DC转换，驱动直流电机工作。
2.3高频感应加热
传统的高频感应加热电源采用电子管高频振荡器，效率一般只有50-60%，热惯性大，寿命短归笼，而且工作频率可调范围极小，不能满足不同工艺、不同负载的要求。随着新型功率开关器件的出现，电力电子高频感高应加热装置逐步占据了主导地位。国外有采用Srr作为开关器件，频率200kHz，功率200kw，效率达90%的高频电源。国内已研制出300k场/20kw/MOSFET串联谐振变换式电源。
3.结束语
谐振变流技术中电路拓扑分析复杂，工作模式因负载而改变；一般为变频控制，其控制电路复杂，易受干扰，还会产生高频噪声；开关器件承受电流、电因立力大。利用谐振开关中器件的损耗很微小和硬开关PWM中器件的电压和电流应力小的特点，使开关在零电压/零电流下转换，而转换完成后则工作于硬开关PWM状态。
【参考文献】
[1]赵良炳.现代电力电子技术基础.北京：清华大学出版社，2005.
[2]张恩怀.开关电源和发展概况.电力电子技术，2010，（2）：74-78.
【关键词】谐振；变流技术；发展；应用
对于电路来说，开关变换的技术可以分成两种情况，其中谐振变流技术是其中的一种。另外一种是脉宽调制技术，这种技术的应用主要是以中断功率流的方式来进行，对功率的标准值进行控制，形成的电流和电压情况是脉动的。这种技术的应用历史相对比较早，以美国为代表，另外，脉宽调制技术的应用日益成熟化，主要的运行范围在20-50kHz，因为之一范围的重量、效率和可靠性等因素都能够达到标准，实现质量最优。但是，在实际的工作中逐渐曝露出诸多的问题，其中包括电量损耗大，高频用电高峰元器件损坏的程度相对较大，出现的干扰程度也在不断加强。但是谐振技术会对这一问题进行缓解，形成标准的电压电流，降低开关的应力。可见，谐振技术的应用尤其必然性。
1.谐振变换电路的结构及特征
所谓的谐振变换电路就是在电力的开关上增加相应的电感和元件，另一方面可以利用电路寄生电容来形成L谐振电路。这种情况可以使得相关的器件随意进行状态的转变，进而实现开关变换的高效性。
1.1负载谐振变换电路
负载谐振变换电路的具体情况如图1所示，谐振作用下的电压和电流可以在负载上得以体现，其中连接的形式也可以分成串联和并联谐振变化器等多种形式，其中恒流和恒压源的特点也被淋漓尽致地体现出来。
1.2准谐振变换电路
准谐振变换电路的基础就是开关变化器，在这一基础上加入的谐振电感和电容两个因素。因此，从本质上来看，主要是脉宽调制型和传统的谐振型相融合的一种形式，其优点明显易见，不仅可以完善电路的相关电压和电流，还能降低开关的损耗量。
需要注意的是，准谐振变换电路的连接形式主要分成两种，其中包括零电流开关式和零电压开关式两种。
1.2.1零电流准谐振变换电路
在具体的情况下，谐振电容和二极管形成并联的结构，其中谐振电感和由于开关形成串联。如果有源开关能够允许电流单相流通，这时谐振变换电路处于半波模式，如果选择的是双向流通，则工作模式处于全波模式。但是需要注意的是，在实际的工作中，需要将功率控制在一定的范围内，但是缺点也相对比较明显，其中包括开关开通的损耗量，要对开关两端的电压控制在一定的范围内。进而减少能耗量。对于准谐振开关来说，主要的两种形式见图2。
1.2.2零电压准谐振变换电路
电路的模式主要是谐振电容和开关之间形成的是并联的形式，而谐振电感和二极管之间要擦用串联的方式。和准谐振开关的形式相同，根据电压电流的双向和单向的区别来实现全波和半波的模式。在这一过程中主要采用的技术是导通技术，其中损耗问题不得不受到技术人员的高度关注，提升开关的工作频率，使得电容处于一个相对比较稳定的状态是最终的目标。但是，零电压准谐振变换电路之间存在的主要特点就是S上的电压应力和负载变化范围成正比，因此可以根据电压值来对负载变化的范围进行调节。另外，如果寄生电容的谐振电感出现震荡的现象会产生较高的损耗量，直接影响电路运行的效率。如果电力系统的运行环境不稳定就会产生严重的后果。
1.3多谐振变换电路
有源开关和无源开关的运行状态对于寄生参数也会产生较大的影响，自从美国提出多谐振变换电路概念之后，工作人员对这一问题的重视程度不断增加。
1.3.1零电流多谐振变换电路
这种电路形式的二极管和谐振的电容形成并联，这种方式是多谐振变换电路的重要构成部分。
1.3.2零电压多谐振变换电路
这种结构可以通过图3来具体体现，其中零电流和电压的的运行关系较为密切。
多谐振网络的独特结构吸收和利用了变换电路中所有开关器件的寄生电容和电路中的寄生电感，使有源开关和无源开关均具有良好的开关条件。与QRC相比，它降低了开关器件承受的电压电流应力，增大了工作负载的范围，减小了开关频率的调节范围。
1.4谐振环变换电路
谐振环可分为两大类：谐振交流环和谐振直流环。它们都可以有串联和并联两种形式。由于RACL所用开关器件数比BDCL多一倍，故RACL在实际中很少采用。它是在普通PWM型DC/AC逆变器的输人直流电压与逆变器中间插入一个L谐振环节，使输入到逆变桥的电压由大小不变的直流电压转变成周期振荡电压，以实现逆变器中开关器件的零电压开关。逆变器的输出维持正弦交流电压波形不变，但逆变桥输人振荡电压频率比输出电压频率要高很多。RDCL变换电路的优点是：电路结构清晰，不改变直流母线两侧变换器的结构，只对公共直流母线电压或电流进行操作；过零点对所有整流器和逆变器开关都有效，因而电路结构简单，不需要为每个开关配备一套谐振元件；开关器件的开通和关断均为零电压或零电流条件。
2.谐振变流技术的应用
2.1开关稳压电源
开关稳压电源广泛应用于微型计算机、彩电、宇航设备、军用设备等领域，一般采用准谐振变换电路。日本用开关器件制成了功率为5kw的ZVC一QRC开关稳压电源。美国于1990年做出了功率密度为4.5w/cm3，运行频率为10MHz的多谐振开关电源。
2.2直流电机驱动
采用准谐振变流技术进行DC/DC转换，驱动直流电机工作。
2.3高频感应加热
传统的高频感应加热电源采用电子管高频振荡器，效率一般只有50-60%，热惯性大，寿命短归笼，而且工作频率可调范围极小，不能满足不同工艺、不同负载的要求。随着新型功率开关器件的出现，电力电子高频感高应加热装置逐步占据了主导地位。国外有采用Srr作为开关器件，频率200kHz，功率200kw，效率达90%的高频电源。国内已研制出300k场/20kw/MOSFET串联谐振变换式电源。
3.结束语
谐振变流技术中电路拓扑分析复杂，工作模式因负载而改变；一般为变频控制，其控制电路复杂，易受干扰，还会产生高频噪声；开关器件承受电流、电因立力大。利用谐振开关中器件的损耗很微小和硬开关PWM中器件的电压和电流应力小的特点，使开关在零电压/零电流下转换，而转换完成后则工作于硬开关PWM状态。
【参考文献】
[1]赵良炳.现代电力电子技术基础.北京：清华大学出版社，2005.
[2]张恩怀.开关电源和发展概况.电力电子技术，2010，（2）：74-78.