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推挽正激电容器充电电源的研究

张轩昂  
【摘要】:脉冲功率技术的应用范围十分广泛,在发展初期,其主要应用于科研和军事领域,后逐渐在医疗、工业、教育、民用等多个领域发挥作用,是一门十分有活力的新兴学科。电容器是最常用的脉冲功率系统初级储能装置,所以研制高性能的高压电容器充电电源显得十分重要。高频变换器电容充电电源有输出电压精度和稳定度很高、输出电压值容易控制、对电容的冲击小、有利于延长电容器寿命等优点,是未来高压电容器充电电源的发展方向。目前常用的高频变换器充电电源,如串联谐振式充电电源,功率器件较多、结构较为复杂,其拓扑结构并不适合小功率、低输入电压的场合。本文设计了一种简单可靠的基于推挽正激拓扑结构的高压电容器充电电源,其适用于低压大电流输入场合,可作为机载高压电容器充电电源。 文章首先深入分析了推挽正激充电电路的工作原理,分析了有环流和无环流两种情况下电路各个模态的运行情况。并仿真验证了理论分析的正确性。结合推导公式和仿真分析了箝位电容和原边串联电感大小、工作频率、变压器变比、充电电压对输入电流、充电电流和箝位电容脉动的影响。然后对电路的结构和主要参数进行了设计和选取,并着重分析了本电源高频高压变压器的设计。对采样、保护、驱动等电路在内的控制电路进行了设计。 本文最后设计并研制了1kW28V/±15kV推挽正激充电电源样机一台,实验结果基本验证了本文之前对电路的分析与仿真。


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