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串聯(lián)諧振脈沖電源
發(fā)布日期：2020-06-04 點擊：1426次
關(guān)鍵詞：串聯(lián)諧振恒流脈沖電源設(shè)計，采用理論分析與仿真驗證結(jié)合的方式說明串聯(lián)諧振恒流脈沖電源的設(shè)計原理，在此基礎(chǔ)上設(shè)計實驗?zāi)Ｐ偷难芯糠椒ā．敶?lián)諧振電路的工作頻率等于諧振頻率時，充電電流為脈動恒定電流，電壓值呈“階梯”狀上升。通過理論與試驗結(jié)合充分驗證了當諧振電容和諧振電感滿足上述的關(guān)系式時恒流充電的效果最好。實驗結(jié)果表明:實際測量諧振電流的波形與理論諧振電流的波形近似。充電電壓波形接近直線且整個充電過程也幾乎為恒流充電;充電電流為2A以上，能在5s內(nèi)將3300μF的電容充電為400V，實際測得結(jié)果符合設(shè)計要求，實現(xiàn)了較好的效果。所以串聯(lián)諧振充電在充電速度和恒流特性方面遠遠優(yōu)于普通充電方式。
1、串聯(lián)諧振充電的原理
串聯(lián)諧振充電電路中，當電源電壓恒定保持不變時，隨即變換器從每一個開關(guān)管（IGBT）正向?qū)ㄩ_始至諧振電流反向續(xù)流結(jié)束，在這樣的情況下完成一個自然諧振周期后，此時儲能元件上的電壓增量相等，因此這種諧振式逆變充電方法通常被稱為等臺階充電或等電荷充電。之所以能實現(xiàn)等臺階充電，因為當電路穩(wěn)定工作時正向諧振峰值電流會隨自然諧振周期的個數(shù)增加而增大，反向續(xù)流峰值則減小，但兩者之和不變，從而在每完成一個自然諧振周期后能保證儲能元件的電壓增量相等。
2、串聯(lián)諧振恒流脈沖電源結(jié)構(gòu)設(shè)計關(guān)鍵詞：串聯(lián)諧振
脈沖電源主要由脈沖變壓器、諧振電容、直流源、高頻全橋逆變電路、高頻高壓整流、諧振電感、儲能電容器以及脈沖成形結(jié)構(gòu)（能量轉(zhuǎn)換和釋放系統(tǒng)）組成。VD為直流電源，可通過對交流電進行濾波、整流得到;高頻全橋逆變電路由4個 IGBT 和與其反向并聯(lián)的續(xù)流二極管組成，二極管選用高速恢復(fù)二極管，有利于實現(xiàn)軟開關(guān)，選用IGBT是因為它既有功率晶體管的導(dǎo)通電壓低、通態(tài)電流大的優(yōu)點，又有MOSFET 易于驅(qū)動、開關(guān)頻率高、控制簡單的優(yōu)點;諧振電路由諧振電容、諧振電感、線路等效電阻以及變壓器組成，其中諧振電容和諧振電感的等效阻抗遠大于線路等效電阻;4個整流二極管形成了高頻全橋整流電路;蓄能電容為電解電容;脈沖成形結(jié)構(gòu)由晶閘管和晶閘管觸發(fā)板組成。
A、高頻全橋逆變電路
在脈沖電源中，核心部分是逆變電路，在逆變電路中將會有很多的保護和控制電路，整個功率器件的很多參數(shù)都將受到逆變電路的影響，系統(tǒng)的其它各部分也會相應(yīng)的受到影響，所以，逆變電路的設(shè)計是非常關(guān)鍵的一個環(huán)節(jié)。逆變電路的拓撲結(jié)構(gòu)多種多樣，由于本論文所設(shè)計的脈沖電源輸出功率大、電壓高，所以選擇全橋變換器。選擇全橋變換器主要是因為它具有功率開關(guān)電壓及額定電流較小，功率變壓器利用率較高等明顯優(yōu)點。本文選用脈寬調(diào)制控制的方式在變壓器的副邊得到占空比可調(diào)的正負半周對稱的交流方波電壓。逆變器件為IGBT，IGBT的驅(qū)動為兩片IR2110，分別位于逆變電路中的兩個橋臂上，每一片IR2110驅(qū)動一個橋臂。
B、儲能電容器關(guān)鍵詞：串聯(lián)諧振
電容器是脈沖電源儲存能量，并釋放能量產(chǎn)生脈沖的前提。所以電容器的好壞直接影響了脈沖電源的工作效率和性能。當電容器放電時相當于兩端直接短路，一般情況下電容器不能在這種短路條件下工作，因此要選擇能夠應(yīng)用于沖擊大電流裝置的專用電容器。在放電電壓達到萬級以上時，全都使用無極性的脈沖電容器。但在放電電壓為千伏級，并且放電頻率不超過5次/每分鐘的場合采用電解電容器，能夠充分發(fā)揮其成本低廉以及儲能密度高的優(yōu)點。在脈沖電源工作時，電解電容器通過充電電路補充每次脈沖電容器放電時所放出的能量。故本系統(tǒng)選用電容器型號為日立HCGF5的電解電容器，最高充電電壓為400V，容量為3300μF。關(guān)鍵詞：串聯(lián)諧振
