基于IGBT的固態(tài)高壓脈沖電源的研究與設(shè)計(jì)
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技術(shù)方案與實(shí)用技巧
1．2 電源主電路結(jié)構(gòu)和工作原理
電源主電路原理圖如圖2所示，電路由工頻交流輸入、整流濾波、LCC串并聯(lián)諧振變換器、電容充電儲(chǔ)能、電感的緩沖隔離、IGBT全橋逆變、脈沖升壓變壓器等單元構(gòu)成。電路工作過(guò)程：220 V交流通過(guò)整流濾波后得到低壓直流輸出，通過(guò)LCC串并聯(lián)諧振逆變經(jīng)高頻升壓后向儲(chǔ)能電容C充電，經(jīng)過(guò)IGBT全橋逆變拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)雙極性脈沖輸出。本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/176978.htm
圖2中LCC串并聯(lián)諧振變換器是此高壓脈沖電源充電電路的核心部分，由4個(gè)功率開(kāi)關(guān)管IGBT與諧振電感Ls、串聯(lián)諧振電容Cs、并聯(lián)諧振電容Cp組成，工作原理是：利用電感、電容等諧振元件的作用，使功率開(kāi)關(guān)管的電流或電壓波形變?yōu)檎也?、?zhǔn)正弦波或局部正弦波，這樣能使功率開(kāi)關(guān)管在零電壓或零電流條件下導(dǎo)通或關(guān)斷，減少開(kāi)關(guān)管開(kāi)通和關(guān)斷時(shí)的損耗，同時(shí)提高開(kāi)關(guān)頻率，減小開(kāi)關(guān)噪聲，降低EMI干擾和開(kāi)關(guān)應(yīng)力。
分析LCC串并聯(lián)諧振充電電路時(shí)，假設(shè)：1)所有開(kāi)關(guān)器件和二極管均為理想器件；2)變壓器分布電容為0；3)n2C>>Cs；4)開(kāi)關(guān)器件工作在全軟開(kāi)關(guān)狀態(tài)。
根據(jù)開(kāi)關(guān)頻率fs與基本諧振頻率fr的關(guān)系，LCC諧振變換器有3種工作方式：1)fs0．5fr的電流斷續(xù)模式(DCM)，開(kāi)關(guān)管工作在零電流／零電壓關(guān)斷、零電流開(kāi)通狀態(tài)，反并聯(lián)二極管自然開(kāi)通、自然關(guān)斷；2)fr>fs>0．5fr的電流連續(xù)模式(CCM)，開(kāi)關(guān)管為零電流／零電壓關(guān)斷、硬開(kāi)通，反并聯(lián)二極管自然開(kāi)通但關(guān)斷時(shí)二極管有反向恢復(fù)電流，電路開(kāi)關(guān)損耗較大；3)fs>fr仍然為電流連續(xù)模式(CCM)，與2)的區(qū)別是開(kāi)關(guān)管為零電流／零電壓開(kāi)通、硬關(guān)斷，電路開(kāi)關(guān)損耗同樣較大。諧振頻率為：
其中Lr為諧振電感，
為諧振電容，視工作狀況不同，由串聯(lián)電容Cs與并聯(lián)電容Cp共同決定。
在此設(shè)計(jì)中，選用合理的逆變設(shè)計(jì)參數(shù)，使LCC串并聯(lián)諧振變換器工作在DCM模式下，結(jié)合軟開(kāi)關(guān)技術(shù)，使開(kāi)關(guān)損耗達(dá)到最小。
評(píng)論