移相串联谐振高压电容器充电电源谐振参数设计方法及其电流控制策略

针对基于移相串联谐振全桥变换器(PS-SRC)的高压电容器充电电源,提出了谐振参数设计方法和充电电流模糊控制的策略。为了克服串联谐振高压电容器充电电源工作在欠谐振电流断续模式的缺点,通过移相控制使其工作在过谐振电流连续模式下。分析了PS-SRC三种工作模式的特点,推导了其边界条件,基于数值求解方法,对适用于高压电容器充电的工作模式进行了深入的分析,并根据高压电容器充电电源的应用要求,提出了谐振参数设计方法。针对PS-SRC精确数学模型难以推导的情况,提出了采用模糊控制的充电电流控制方案,给出了主要设计方法。最后,通过实验验证了谐振参数设计方法的正确性以及模糊控制实现恒流充电的可行性。     

寄生电容对串联谐振电容器充电电源特性的影响

软开关串联谐振电容器拓扑因其在较宽的电压范围内具有平均充电电流恒定和抗短路能力强的特点而用于对高压电容器充电。但开关频率固定的串联谐振充电电源的恒流特性因直流母线电压的波动和高压变压器以及整流单元的分布电容的影响，其充电电流并不是恒流。该文分析了理想和实际的串联谐振充电电源的充电电流特性。提出了采用图表法对串联谐振电源进行参数设计和调试，克服了以往高压脉冲电源设计和调试时的盲目性，具有重要的工程实用价值。     

串联谐振式高压电容器充电电源的效率特性研究

高压脉冲电容器充电电源是强激光能源系统的重要组成部分,而串联谐振式高压电容器充电电源是其中的一种典型拓扑结构。充电效率是反映电容器充电电源工作特性的一个重要指标。提高充电电源的效率既是高效用电的要求,也是保证充电速度、设备安全和电磁兼容性的需要。变流环节损耗、谐振环节损耗、升压环节损耗、谐波畸变功率损耗和"T"形回路损耗等是其主要的损耗来源。因此,采用软开关技术、提高功率因数、减小谐波畸变、合理设计变压器和"T"形回路等是提高效率的主要措施。分析和试验表明,采用有关措施后,效率显著提高,整机效率达87%,同时,也促进了其他运行特性的改善。     

基于串联谐振的高压充电及储能装置研究

为实现高输出电压、高能量效率储能充电系统,研制了一台基于串联谐振的高压充电及储能装置.电容电压充到25 kV时,电容同时放电能达到180 kA的电流峰值,总储能为200 kJ,充电精度为5‰.从装置的技术要求出发,介绍了充电及储能装置总体设计方案、主电路参数计算和元器件选型.对其输出电压及其充电精度进行了测试,实验表明:该充电及储能装置能高精度、高稳定性输出,达到了设计目标,为高压充电及储能装置设计研究提供实践依据.     

串联谐振电源的电磁兼容试验研究

本文针对串联谐振耐压试验工作中遭受的电磁干扰和低压试验电源不稳定等情况,进行静电放电试验,电压暂降、短时中断和电压变化抗扰度试验,电快速瞬变脉冲群抗扰度试验以及浪涌抗扰度试验.试验结果表明,工作场所、环境中遭受的静电放电,工作电源电压的暂降、短时中断和电压变化以及雷电活动或系统电源切换时造成的浪涌冲击,都会对串联谐振电源装置造成严重干扰.本文提出了有效防止浪涌冲击对串联谐振试验装置的影响和破坏的措施.     

PWM方式串联谐振CCPS研究

PWM方式串联谐振是串联谐振电容器充电电源(CCPS)电路的3种工作模式之一。这种软开关技术是近年来研究的一大热点。为了研究PWM方式串联谐振CCPS电路的工作过程,给出了其电路原理图及各阶段的等效电路,建立了该电路的数学模型。结合数学表达式,通过数学仿真的方法,给出了输出电压变化情况下谐振电路的工作状态,并给出了该电路主要波形。实验结果验证了所采用控制方案的正确性和充电系统的有效性。     

扣式电池的充电和使用

在扣式电池的一般性介绍的基础上，着重论述有关扣式电池充电和使用的一些应注意的问题。     

谐振式激光器恒流充电电源的设计

基于串联潴振电路结构,固定导通时间、变频控制以及零电流切换的技术^[1],为激光器高压储能电容设计了20kV／50mA的恒流充电电源。对随着充电电压增高,谐振频率漂移引起的开关非零切换问题,设计了零电流同步开天探测控制电路。充电电压和充电电流的大小由微处理器控制。前者正比丁充电电流脉冲的总个数,后者则止比于开关工作频率。     

利用基波分析法的串联谐振电容充电电源建模

为进一步研究因具有电流源特性而已广泛应用于电容器充电电路中的串联谐振变换器,利用基波分析法分析了串联谐振变换器,建立了串联谐振变换器基波分析法的稳态模型并在适当修改后用于串联谐振电容充电电源的研究。用搭建的30 kW、1 kV电容充电电源样机验证的结果表明,实验与理论结果在特定条件下非常符合。利用该模型可更快地确定电路工作在给定条件下的谐振参数,使电源的整体效率和器件的应力都取得最优,使用稳态模型仿真可大大地节省仿真时间,从而使系统的设计更快捷,工作更稳定。     

串联谐振的典型应用分析

通过具体实例介绍了串联谐振的应用情况,在无线电接收机中用于频率的选择、对电源信号进行滤波整形、完成对故障信号的检测、在电路间进行能量的传递转移,可以实现对蓄电池进行恒流充电,并且还可以以此技术实现电动机的软起动而且减小起动电流。通过对典型应用的分析,为电子电路的设计、应用提供了依据。     

LC串联谐振和LCC串并联谐振在高压脉冲电容充电电源中的应用比较

为得到更适合高压脉冲电容充电电源的电路拓扑,对LC串联谐振和LCC串并联谐振充电电源的应用电路特性进行了比较。利用Matlab分别对LC串联谐振和LCC串并联谐振脉冲电容充电电路进行了仿真分析,通过3kW电源样机对600μF/15kV负载电容进行了充电实验,给出了LCC串并联谐振实验波形,与仿真结果一致。实验结果说明实际LC串联谐振电路由于分布电容的影响变为LCC串并联谐振,并根据附加并联电容对电路分布电容的大小进行了间接测量,LCC串并联谐振所需供电电源功率较小、电流峰值较低、充电精度较高,因而更具优越性。     

串联谐振式升压变换技术

对推挽升压变换器进行了充分分析，利用变压器的漏感，使电路工作于谐振模式下，电路的性能得到很大提高。实验证明，此电路具有很大的优越性。     

串联谐振式限流器的仿真研究

串联谐振式限流器具有工作原理、拓扑结构简单等优点,且对于高压系统,其一次回路参数能够做到合理配置;但在电网发生短路故障进入短路限流工况过程中,其电容器及并联转换开关将工作在相当恶劣的条件下。应用Matlab软件对上述情况进行了建模仿真研究,得出如下结论：①闭合转换开关短接电容器使限流器从正常运行模式切换到短路限流模式过程中,将在电容与转换开关之间产生电压（电流）的高频振荡,且振荡电压（电流）的幅值与转换开关的动作速度成振荡增幅关系;②当转换开关采用功率半导体器件构成时,要求控制系统快速响应短路故障闭合转换开关,否则极易因振荡过流（过压）而损坏;③在限流器进入短路限流模式但继电保护尚未动作于断路器切断故障回路期间,转换开关将承受全部短路电流以及振荡电流,采用电力电子型转换开关时,其功率半导体器件的容量必须按这种工况进行选择。     

激光电容半桥串联谐振充电电源研究

在重复率脉冲固体激光器中,由于储能电容需要频繁的充放电,通常采用谐振充电电路以适应其负载的大范围变化。为此研制了开关频率为20kHz,充电电流为2.1A,最高充电电压为1.86kV的半桥串联谐振充电电路。该电路工作于电流断续模式,开关管的开通和关断均为软开关。通过对周期电压、电流递推公式的分析,表明该工作模式中每个周期的平均充电电流均为恒定。应用递推公式计算稳态和暂态谐振电容电压和电流,结果显示暂态最大工作电压是稳态最大电压的2倍,暂态最大电流为稳态最大峰值电流的1.5倍,为谐振电容和开关管的选取提供了依据。     

PFM及PWM方式串联谐振CCPS研究

脉冲频率调制(PFM)及脉宽调制(PWM)方式是串联谐振电容器充电电源(Capacitor Charging Power Supply,简称CCPS)电路的两种工作模式.前者具有较强的抗负载短路能力,可开环控制,是较常使用的充电方式;后者是近年来研究的一大热点.为研究PFM及PWM方式串联谐振CCPS电路的工作过程,给出了其电路原理图及各阶段的等效电路,建立了该电路的数学模型.通过ORCAD仿真和数学仿真的方法,给出了输出电压变化情况下谐振电路的工作状态,并给出了该电路主要波形.实验结果验证了所采用控制方案的正确性和充电系统的有效性.     

串联谐振式限流器的仿真研究

串联谐振式限流器具有工作原理、拓扑结构简单等优点,且对于高压系统,其一次回路参数能够做到合理配置;但在电网发生短路故障进入短路限流工况过程中,其电容器及并联转换开关将工作在相当恶劣的条件下.应用Matlab软件对上述情况进行了建模仿真研究,得出如下结论:①闭合转换开关短接电容器使限流器从正常运行模式切换到短路限流模式过程中,将在电容与转换开关之间产生电压(电流)的高频振荡,且振荡电压(电流)的幅值与转换开关的动作速度成振荡增幅关系;②当转换开关采用功率半导体器件构成时,要求控制系统快速响应短路故障闭合转换开关,否则极易因振荡过流(过压)而损坏;③在限流器进入短路限流模式但继电保护尚未动作于断路器切断故障回路期间,转换开关将承受全部短路电流以及振荡电流,采用电力电子型转换开关时,其功率半导体器件的容量必须按这种工况进行选择.     

串联谐振装置在高压试验中的应用

介绍了串联谐振试验装置的原理和优点,根据相应的国家标准或IEC的规定,结合电缆、气体绝缘开关设备、发电机（电动机）交流耐压现场试验情况,对串联谐振装置不同的调谐方式进行了对比,并提出了具体要求。     

基于高频谐振变换器的高压充电电源设计

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。     

串联谐振型WPT恒流恒压电池充电研究

为减少无线电能传输(WPT)电池充电系统的开关器件和无源元件数量,简化控制的复杂度,此处基于串/串(S/S)补偿的拓扑,提出通过切换两个固定工作频率实现电池的恒流恒压(CC-CV)充电,当运行于其中一个固定频率时,实现与负载无关的CC输出,运行于另一个固定频率时,实现与负载无关的CV输出,并给出了具体的参数设计方法来提...