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Nov 14, 2018

串联谐振式高压直流充电电源如何研制?

    华超电力是一家专业研发生产串联谐振的厂家,本公司生产的串联谐振设备在行业内都广受好评,以打造具权威的“串联谐振“高压设备供应商而努力。
串联谐振
    电容器充电电源发展概况
 
    与传统的高压直流电源不同的是,在脉冲功率领域,高压电容需要在充电到预设值后瞬时放电,产生很大的脉冲功率,然后再充电,重复上述过程。
 
    电容器充电技术有多种不同的分类方式,比如,按照工作频率分,有工频充电和高频充电,按照充电方式分,有恒压充电和恒流充电。目前,主要有以下三种充电方式:带限流电阻的传统高压直流充电,工频LC谐振式充电电源以及高频开关变换器充电电源。
 
    (1)带限流电阻的高压直流充电电源在充电阶段,高压直流电源经限流电阻对电容器充电直至电容电压与电源电压相等;在放电阶段,电容器对负载瞬间放电,发出脉冲功率,限流电阻起到隔离高压直流电源和负载的作用。这种充电方式非常简单而且可靠,成本低廉,但是充电效率很低,最高只能到50%,而且充电过程非线性,前期充电电流非常大,但是后期却太慢,只能适用于低重复频率的场合。
 
    (2)工频LC谐振式充电电源基本原理是由LC构成的谐振系统,当w2LC=1时,充电电源的电流达到一个恒定值,实现对充电电容线性充电,因此充电速度较快。但是缺点也很明显,因为是工频充电,充电精度和充电稳定性不可能太高,而且工频变压器体积庞大、笨重,不利于实现小型化、集约化和模块化。
 
    串联谐振直流电源原理分析
 
    包括全桥逆变谐振升压、不控整流、采样反馈和保护控制系统等部分,高频逆变桥将输入的直流信号转化为高频交流信号经高频变压器升压,输出电压经不控整流桥后给大电容充电。为了实现充电可控和幅值可调,增加了采样反馈系统和保护控制系统。下面将对主电路工作过程进行理论上的分析推导。
 
    高频变压器分布参数的影响研究
 
    高频变压器是工作频率在中频(10kHz)以上的电源变压器,主要应用场合是在高频开关电源中进行逆变桥输出升压。按工作频率的大小,可以分为以下几个档次:10kHz50kHz-、50kHz100kHz-、100kHz500kHz~、500kHz1MHz~、1MHz以上。高频变压器与普通变压器的区别一般有以下两种:(1)输入电压是交流方波而不是正弦波,变压器原方绕组中电流波形也是非正弦波。(2)由于变压器的工作频率较高,最高可能会达到几十万赫兹。在确定磁心材料及进行损耗计算时必须考虑磁芯中高次谐波的影响以及能满足高频工作的需要。
 
    通常,为了简化分析过程,我们会忽略高频变压器的励磁电感和漏感。事实上,分布参数是不能忽略的,而且随着开关频率的提高,分布参数的影响会越来越严重。而其中,对高频谐振充电电源影响最大的是分布电容,漏感可以作为谐振元件参与谐振过程。

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