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【48812】LCC串并联谐振充电高压脉冲电源规划

日期:2024-07-11 发布人: 新闻中心

  选用MARX发生器获取陡前沿高压窄脉冲的电路较杂乱,并且陡化前沿有许多规划和工艺上的困难;选用电感断路的方法简单获取高压脉冲输出,但对电感的充电有必要敏捷,并且储能时刻不能过长,电源需具有较高的内阻和较大的功率,而断路开关是其开展的瓶颈。与电感储能设备比较,电容器的安稳且可重复的快速闭合开关要遍及得多,电容器的能量坚持时刻远大于电感储能设备,并能小电流充电下降对充电功率的要求。充电电源的高功率和小型化首要由充电电路决议,传统高压功率脉冲电源一般都会选用低频变压器升压,选用磁紧缩开关或许旋转火花隙来获取高压脉冲,因而大都比较粗笨,且取得的脉冲频率规模有限,其重复频率难以调理操控、脉冲波形不安稳、可靠性低、本钱高。

  本文将LCC串并联谐振改换器作为高压脉冲电源的充电电源。LCC串并联谐振改换器结合了串联谐振改换器抗短路特性和并联谐振改换器抗开路特性的长处[1],在输出电压、输出电流激烈改换的场合有着杰出的特性和较高的改换功率。本文介绍了体系结构及LCC充电电路原理,以及选用经过仿真软件PSIM对LCC充电进程和发生器放电输出进行的仿线 LCC谐振改换充电

  电路由工频整流滤波、功率因数校对电路PFC(Power Factory Correction)、LCC谐振改换器、高频整流、电容充电储能、电感缓冲阻隔、IGBT

  及脉冲升压变压器等单元构成。电路作业进程:220 V沟通经过整流滤波和PFC校对得到输出接连可调的直流,经过LCC串并联谐振逆变经高频升压后向储能电容C充电,经过IGBT全桥逆变拓扑结构完结双极性脉冲输出。体系结构如图1所示。

  图中,LCC串并联谐振改换器由4个功率开关管与谐振电感Lr、串联谐振电容Cs、并联谐振电容Cp组成,作业原理是:使用电感、电容等谐振元件的效果,使功率开关管的电流或电压波形变为正弦波、准正弦波或部分正弦波,这样能使功率开关管在零电压或零电流条件下导通或关断,削减开关管注册和关断时的损耗,一起进步开关频率、减小开关噪声、下降EMI搅扰和开关应力。

  高压脉冲的构成是经过对前级发生的高电压(电流)进行开关操控然后输出脉冲,规划中在开关速度满意规则的要求的情况下,选用IGBT串联方式,使用

  拓扑结构完结双极性脉冲输出[4]。如图1所示,当开关Q5、Q7闭合,Q6、Q8断开时,输出电压为正;当开关Q6、Q8闭合,Q5、Q7断开时,输出电压为负,得到双极性的脉冲输出。改动两组开关的切换频率,即可改动输出沟通电的频率,操控开关管的导通与关断时刻即可调理输出脉冲的占空比,得到脉宽与频率均可调的双极性高压脉冲波。总体系的操控由操控器和驱动电路来完结,首要完结LCC谐振电路的输出电压调理、操控和全桥驱动及后级脉冲构成电路的变频变宽输出脉冲操控和IGBT同步触发等。选用的TMS320F2812开发板,内部集成了16路12位A/D转换器、2个事情管理器模块、1个高性能CPLD器材XC95144XL,可完结过压、过流维护在内的电源体系运转全数字操控,进步了输出电压的精度和安稳度。选用软件编程完结操控算法,使得体系升级、修正更为灵敏便利。2 电路参数的选取与仿真剖析

  令K=Cp/Cs,图4为不同k值下的充电电压、充电电流和谐振电流波形。对k别离取1、1/2、1/4、0,从图4(a)、(b)可知,k取值越小充电电压越高;而充电电流在差错答应的情况下可认为是稳定的,即恒流充电。 由图4(c)可看出,随k值的减小,iLr为零的模态时刻增加,iLr为零时并不传输能量,导致输出功率削减。因而,依据上述剖析,在满意

  的前提下,应挑选正真合适的k值使LCC谐振改换器作业在最佳状况,以削减谐振阻滞时刻,进步电源作业功率。

  ,剖析了LCC电路在DCM形式下的作业模态,并进行了公式推导,说明晰k取值的重要性。仿真成果验证了LCC串并联谐振充电技能可完结恒流充电,进步电源作业功率;该规划简单完结开关管的软开关,可以把变压器的漏感和分布电容归入谐振参数中,然后消除这一些参数对逆变器的影响,且使用串并联谐振逆变充电作为对中心储能电容充电的结构,有利于完结设备的小型化和快充。参考文献[1] 张军锋.根据电流型LCC谐振改换器的电火花加工电源的研讨[D].南京航空航天大学,2006.

  [5] 王雪飞,范鹏.串并联谐振高压改换器的剖析与规划[J].电力电子技能,2008(9):55-57.

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