高压电容器充电电源的研制

《高压电容器充电电源的研制》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、电源技术高压电容器充电电源的研制李振超宋耀东陈启明（中国电子科技集团公司第二十七研究所，郑州450005）摘要为了满足电磁轨道发射系统中高压脉冲电容器组的快速充电需求，研制了一台采用串联谐振电路的高频-高压电容器充电电源。该电源的输出电压15kV，谐振频率32kHz，平均充电功率为15kJ/s。介绍了其工作原理，并进行了设计实现和仿真分析。实测数据，波形与设计指标一致。实验证明该电源在小型化，可靠性等方面，满足设计指标和实验要求。关键词：电容器充电电源；串联谐振；脉冲功率；软开关DevelopmentofHighVoltageCapacitor

2、ChargingPowerSupplyLiZhenchaoSongYaodongChenQiming（The27thResearchInstituteofChinaElectronicsTechnologyGroupCorporation,Zhengzhou450005）AbstractTomeettherequirementsoffastchargingforcapacitorsoftheelectromagneticraillaunchingsystem,aseries-resonanthigh-frequencyhigh-voltagec

3、apacitorchargingpowersupply(outputvoltageis15kV,series-resonantfrequencyis32kHzandoutputpoweris15kJ/s)isdeveloped.ThisPaperintroducestheworkprinciple,thendesigningandsimulatingthecircuit.Thedataandwaveformcanbeaccordwithdesignguidelines.Experimentationvalidatesthatthepowersu

4、pplyachievestherequirementsofdesignandexperimentintheaspectsofminiaturizationandreliability．Keywords：capacitorchargingpowersupply；seriesresonant；pulsepower；softswitching一台软开关高压电容器充电电源，具有抗负载短路、1引言恒流充电、体积小、控制简单等优点。近年来，电容储能型脉冲成形网络（PFN：Pulse2电路原理及工作特性FormingNetwork）被广泛应用于电磁发射、高能

5、微波、激光核聚变、MARX发生器、强粒子束等领域，串联谐振逆变电路原理如图1所示。Vin为直流高压电容器充电电源(CCPS：CapacitorCharging电源，VT1~VT4为IGBT开关，Lr为谐振电感，Cr[1]PowerSupply)研究也取得了很大的进展。为谐振电容，C0为被充电高压电容，T为高压脉冲目前，美国MAXWELL实验室为其0.5MJ脉冲变压器，D1~D4为高压整流二极管。在充电过程中，功率系统研制的MAXWELLCCDS612高频串联谐振两组IGBT开关VT1和VT4，VT2和VT3交替导通，[4]恒流充电电源，输入三相

6、415V/50Hz交流电，工作频完成一个开关周期，包括两个谐振周期。率为50kHz，采用脉宽调制（PWM）控制，充电速率根据开关频率fs与谐振频率f0比值不同，串联为6kJ/s，充电时间为80s；德国研制的70kW/24kV高谐振开关电源工作模式不同。我们采用了谐振电流压电容器充电电源，主电路为高频串联谐振逆变拓扑断续工作模式（DCM：DiscontinuousConduction[2]结构，采用快速IGBT开关，其充电速率为25kJ/s；Mode），及ff

7、所示。这种模式下谐振电流正弦化，具有零[3]率可达到35kJ/s。电流开通和关断的软开关特性，开关损耗大大降低；在目前研制的电磁轨道发射系统中，主要采用当负载短路时，谐振电流的正半周期可以经过负半[5]高压脉冲电容器组储能、放电，因此我们基于高压周期全部返回电源，因此具有抗负载短路能力。脉冲电容器的充电应用需求，仿真、设计、研制了此模式下平均输出电流I0s=8fVCinr，在Vin、Lr、Cr662010年增刊电源技术和fs恒定的情况下，电源具有恒流输出特性，且效的PWM信号由Motorola公司的谐振控制芯片[6]率最高，是高压脉冲电容器充电

8、的理想选择。MC33066供给，PWM信号经过M57962AL芯片整形后驱动IGBT开关。流程控制采用了Omron公司的逻辑可编程器件（PLC:Pro