大功率全橋串聯(lián)諧振充電電源理論設計
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技術(shù)方案與實(shí)用技巧
由于負載阻抗不斷變化，很難獲得勵磁電感和漏感計算的解析表達式，可采用數值模擬方法。忽略初次級繞組電阻，脈沖變壓器以勵磁電感和漏感等效，則全橋串聯(lián)諧振充電電源的等效電路如圖3所示，其中L4為勵磁電感；L3為折算后的次級漏感，其值為次級漏感的1／n2；C4為折算后的負載電容，其值為負載電容的n2，n=30。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/175722.htm
使用參數掃描的方法，先假定忽略次級漏感，令勵磁電感的值分別為：10μH，100μH，1 mH，10 mH。模擬結果如圖4所示。
從圖可見(jiàn)，當勵磁電感值為1 mH，10 mH時(shí)，輸出電壓波形結果一致，而勵磁電感為10μH時(shí)，輸出電壓明顯較低，說(shuō)明勵磁電感10μH時(shí)變壓器次級輸出的脈寬和平頂度均不能滿(mǎn)足要求。進(jìn)一步模擬表明本設計所用變壓器的勵磁電感值不低于200μH就可滿(mǎn)足要求。對于磁芯變壓器，該條件容易滿(mǎn)足。
1．4 散熱設計
脈沖變壓器的峰值功率為：
Pmax=2U0Uout／(nπZ) (10)
據此，計算獲得Pmax=116 kW。平均功率為：
Pavg=U0(2Uout-△UL)／(nπZ) (11)
據此，計算Pavg=66 kW。但考慮到脈沖變壓器工作時(shí)間短，僅幾個(gè)ms，因此，變壓器可不設計額外的散熱裝置。
2 電路仿真
根據以上設計參數，獲得全電路以及仿真結果，分別如圖5，6。
根據模擬結果，電流諧振周期約30．2μs，每個(gè)開(kāi)關(guān)周期負載電壓增量接近1．8 kV，則經(jīng)歷34個(gè)諧振周期，即1．03 ms后可完成對負載電容的充電，與設計預期一致。在對110 nF負載電容充電時(shí)，輸出電壓為等臺階，每個(gè)驅動(dòng)電流半周期產(chǎn)生一個(gè)幅值1．8 kV臺階。
3 結論
全橋諧振充電電源的諧振電感和電容決定諧振頻率，功率開(kāi)關(guān)的耐壓和電流決定該器件的型號，脈沖變壓器決定諧振功率脈沖高效率且低畸變地向負載傳輸，勵磁電感和伏秒數是該脈沖變壓器的最關(guān)鍵參數，脈沖峰值功率和平均功率參數決定散熱系統設計。結合數值計算和模擬的方法開(kāi)展了全橋諧振充電電源的理論設計，確定了諧振回路的參數和脈沖變壓器電感值，全電路仿真驗證了設計的合理性，為該電源下一步實(shí)驗工作奠定了基礎。
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