基于恒流源充电软开关型高压直流电源研究

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1、第44卷第3期电力电子技术Vo1．44，No．32010年3月PowerElectronicsMarch2010基于恒流源充电软开关型高压直流电源的研究冯德仁，孙建坤。，何思模，徐海波(1．安徽工业大学，安徽马鞍山243002；2．广东易事特集团公司，广东东莞523808)摘要：在开关频率小于1／2谐振频率的情况下，串联谐振变换器具有对小电容负载进行“等台阶”恒流线性充电和软开关特性。推导并分析了串联谐振变换器在一个工作周期内的6种工作模式及每种模式下的谐振电感电流和谐振电容电压公式。利用全桥串联谐振变换器对倍压整流器进行类似“均

2、充”恒流充电，结合脉幅调制(PulseAmplitudeModulation，简称PAM)和脉频调制(PulseFrequenceModulation，简称PFM)控制方式，研制了一台软开关型高压直流电源电源的设计过程和测试结果分析表明，该电源满足了软开关和恒流源充电的要求。最后提出一种采用多模块串联叠加技术来提高功率的改进方案。关键词：直流电源；恒流：软开关；倍压整流；线性叠加中图分类号：TN86文献标识码：A文章编号：1000—100X(2010)03—0060—03DesignofHigh-voltageDCPowerSup

3、plyBasedonSeriesResonantConstant—currentChargingFENGDe．ren，．SUNJian—kun，HESi—mo，XUHai—bo(1．AnhuiUniversityofTechnology，Maanshan243002，China；2．GuangDongEastPowerCo．，Ltd．，Dongguan523808，China)Abstract：Ontheconditionof／2，theseriesresonantconve~erhasthecharacteristicsofco

4、nstant—currentlinearcharg—ingforsmallcapacitanceloadsandsoft—switching．Sixkindsofmodelsinoneswitchingperiodareanalyzed，andformulasofresonantcu／Ten[andresonantvoltagearegiven．Byutilizingtheconstant—currentlinearchargingjustlike‘balancingcharging’forvohage—doublingrecti

5、fier，alongwithcontrolwaysofpulseamplitudemodulation(PAM)andpulsefequencemodulation(PFM)，asetofsoft—switchinghigh—voltageDCpowersupplyismanufactured，anddesigningprocessesofpowersupplyandtestresultsaregiven．Akindofimprovedprogramonmulti-modulesserieslinearsuperpositioni

6、sintroducedtoenhancethepowersupply’Svoltageandpower．Keywords：DCpowersupply：constant—curent；soft—switching；vohage-doublingrectifier；linearsuperimposition1引言式，分别为：①．／2，电流不连续工作模式(DCM)，LC谐振恒流源较早用于高压领域，虽然线路较软开关状态，零电流开通，零电流或零电压关断，适简单．但由于体积、重量大且工作在低频状态，当电用于小功率电源；／2<．，电流连续工作模

7、式网电压波动剧烈时其纹波及稳定性更是不能令人满(CCM)，谐振回路呈容性，开关管处于软关断、硬开意。随着新型功率开关器件及新电路拓扑的不断进通状态，适用于大功率充电电源；>fr，CCM，谐振步．电力电子开关变换技术得到了迅速发展，并广泛回路呈感性，开关管呈现软开通、硬开关状态，一般应用在电容器恒流充电用高压直流电源的设计中。较少采用。近十几年来发展的串联谐振充电电源尤其是全桥串根据以上3种模式的分析．从改善开关环境和联谐振充电电源很好地克服了传统直流电源的缺功率角度考虑，串联谐振变换器选择DCM．下面以点，具有恒流充电、体积小、效

8、率高、功率密度大、适全桥串联谐振变换器为例，详细分析变换器在DCM合宽范围变化负载等优点．并可使开关管工作在软下的工作状态。开关状态，因而减少了开关损耗，改善了开关环境。在图1所示充电电源的主电路中．变压器T起利用串联谐振恒流充电和软开关的优点。研