高效紧凑的高压脉冲电容器恒流充电电源

　　摘 要： 基于高频谐振电路研制的高压脉冲电容器充电电源， 采用IGBT 构成电源的软开关电路和闭环变频控制充电电流的方式。对输出端负载大范围变化引起的谐振频率漂移， 采用微调开关时间， 保证了变换器开关零切换， 显着降低了导通、关断时IGBT 的损耗。通过对100uF 高压电容器充电实验， 证明恒流充电电源的恒流效果好、充电重复和效率更高， 在短路状态下能安全可靠地工作。

　　1 引 言

　　为了使充电电源达到效率和充电重复高、功率密度大的要求， 采用了具有串联谐振开关变换器电路结构， 固定开关导通时间、变频控制以及零电流切换的高压高功率电容器充电电源（ CCPS） 技术。输出特性满足电容器充电电源要求的三阶段： 线性充电- 电压维持- 放电。

　　但该技术忽略了高压变压器分布电容的影响， 没有根本解决开关频率变化时引起谐振频率漂移和存在非零电流关断的现象。在本电源研制中， 对CCPS 不足之处进行了改进， 显着降低了导通、关断时变换器开关的损耗， 提高了系统的效率。由于要求CCPS 高效紧凑， 文中详细介绍了提高效率的方式。

　　2 工作原理

　　图1 是CCPS 的串联谐振开关变换器电路图。串联谐振变换器由IGBT （ 绝缘栅双极晶体管） 组成的功率开关S1~ S4、二极管D1~ D4、电感L 与电容C、高压变压器T 、输出整流器B 以及负载电容CL 组成。

图1  串联谐振开关变换器电路

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