基于高频谐振变换器的高压充电电源设计.pdf

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1、第44卷第10期电力电子技术Vo1．44．No．102010年1O月PowerElectronicsOctober2010基于高频谐振变换器的高压充电电源设计刘福才，王猛，王振春，王彩红(燕山大学，电气工程学院，河北秦皇岛066004)摘要：研究了一种高压电容器充电电源的原理、总体结构和软硬件的设计及其特点。该装置由逆变主电路和以TMS320C240DSP为核心的测控系统组成，可与计算机进行实时通信。主电路采用串联谐振软开关的控制方式，提高了变换器的工作效率，实现了对电容器充电的精确控制和恒流充电，具有良好的应用前景。关键词：充电

2、电源；高压电容器；串联谐振；测控系统中图分类号：TN86文献标识码：A文章编号：1000-100X(2010)10-0097-03DesignofCapacitorChargingPowerSupplyBasedonHigh—frequencyResonantConvertersLIUFu—cai，WANGMeng，WANGZhen—chun，WANGCai-hong(YanshanUniversity，Qihuangdao066004，China)Abstract：Thispaperintroducestheprincipleo

3、fahighvoltagecapacitorchargingpowersupply，theoverallstructureandthesoftwareandhardwaredesignandfeatures．ThedeviceconsistsofinvertermaincircuitandcontrolsystemwithTMS32OC240DSPwhichcancommunicatewiththecomputerinrealtime．Themaincircuitusesseries—resonantsoft—switchingo

4、fthecontrolmethodtoimprovetheworkingefficiencyofthevariatorandachieveprecisecontrolofcapacitorconstantcurrentcharging，ithasagoodapplicationprospects．Keywords：capacitorchargingpowersupply；highvoltagecapacitor；seriesresonant；prosecutionsystemFoundationProject：Supposedby

5、NationalHighTechnologyResearchandDevelopmentProgram(863)1引言2充电电源的工作原理与系统框图高压大电容器充电电源(CapacitorCharging图1示出电源的总体设计框图．分为主电路PowerSupply。简称CCPS)是脉冲成形网络(PFN)和测控系统两部分。三相市电经整流滤波、全桥逆的重要组成部分，近年来电容储能型PFN广泛应变、谐振变换、高频高压变压器及高频整流硅堆输用于强粒子束、电磁发射、x射线照相等领域[1]。出，直接为高压电容器充电。采用串联谐振软开关随着信息

6、化、数字化的发展，新型开关器件与功率变换器电路结构，开关管导通时间固定，是一种可变换技术应用广泛。对CCPS的要求越来越高。高变频控制及零电流切换的高压高功率CCPS~以频串联谐振恒流源的应用，对实现充电系统高效DSP为核心的控制系统主要完成直流母线上电控率、小型化、精确性有重要意义。制、电容充电电压采集、直流侧过压过流检测，提国外的CCPS研究中，多数采用LC串联谐振供逆变电路的PWM驱动信号及与上位机通信。的恒流源充电方式。例如点火装置NIF中．采用高频串联谐振软开关的恒流充电方式，最高充电电广_1鑫錾U’高型频一电充容电器1

7、—r下压24kV，充电速率达到25kW。70kW／24kV的1w前十ITMS320C240I兰CCPS采用高频干式变压器与快速IGBT开关器件，主电路仍为串联谐振型单向逆变结构。L+—僳护．I图1系统总体设计框图3电源主电路基金项目：国家高技术研究发展计划(863)图2示出充电电源主电路。为固有谐振频定稿日期：2010—05—06作者简介：刘福才(1966一)，男，黑龙江勃利人，博士生导率，=、／／(2)；为谐振频率，=2~r／Tr，=师，研究方向为电力拖动及计算机控制技术。21T、／；n为变压器变比。由于n2Co>>Cr，则=9

8、7第44卷第10期电力电子技术Vo1．44．No．102010年10月PowerElectronicsOctober2010V—Eri—er。当IGBT的开关频率≤∥2时，控制充电参数设置，充电电源状态的实时显示。控制充IGBT导通时间，使其满足T