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第232章 发生器【文科生勿点】(2/4)

压高的原则,容量小可使输出电压升压更快。

一种无超调且不影响快速性的升压方法。串联谐振电路中,电容电压与谐振电流需进行限制,以保护逆变器和高频不可控整流器中的开关管和二极管。在升压阶段,输出电压给定值并不直接为目标值,而是逐渐升高。收敛于目标值。输出电压给定值上升至目标值的95之前,输出电压给定值以正向谐振状态使得输出电压升高的幅度上升,使之以最快的速度升高。此时,若是查表判断下一时刻为反向谐振状态强制为自由谐振状态。电容电压与谐振电流超过限定值,下一状态也强制为自由谐振状态。输出电压给定值达到目标值的95以后,输出电压给定值以较小幅度上升,快速收敛到目标值,判定为自由谐振状态的情况强制为反向谐振。以保证整个电压上升过程输出电压无超调现象。

与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:逆变器的结构简单、控制策略容易实现,基于谐振软开关控制技术,可完全消除开关损耗,开关频率进一步提高,由于逆变器输出电平增加,对输出电压调节更加精细,使得输出电压波动更小、响应更快;为了适应所设计的逆变器输入电压模式,采用的工频整流器串联结构对串联电容组均压充电,保证了逆变器输入电压的稳定。而且工频整流器不需要对其输出电压调整,采用不可控整流器,简化了整个系统的控制复杂度;高频不可控整流器采用多级整流器串联方式,在各级整流器之间增加相同容量的电容,消除了高频不可控整流器的损耗,提高了整个系统的效率。

附图说明

当参考阅读下面的详细说明时,将更好地理解本发明的特征和优点,其中,在全部附图内,类似的字符表示类似的部分。其中:

图1为本领域已知的高压电源拓扑;

图2为根据本发明的一个实施例,采用五电平逆变器40的高压电源拓扑,工频不可控整流器50采用工频变压器42次级两绕组分别整流,高频不可控整流60采用高频变压器44次级两绕组分别连接2级整流器。并串联在一起;

图3为根据本发明的一个实施例,采用五电平逆变器40的高压电源拓扑,工频不可控整流器70采用2级整流器,高频不可控整流器80采用4级整流器;

图4为逆变器40的5种工作状态,1-逆变器40的输出电压,2-串联谐振电路的谐振电流。-2正向谐振,ii-2反向谐振,iii-自由谐振,iv-1正向谐振,v-1反向谐振;

图5为输出电压给定值的理想上升曲线,1-理想给定值上升曲线,2-仿真得到的高压直流电压输出曲线;

具体实施方式

如图1所示,本领域内公知的高频高压直流电源100的拓扑。高压直流电源100使用了sān_jí功率电路,以将电网中的三相交流电压11转换为可调节的稳定高压直流电压17。电网的三相交流电压11经可控整流电路30,及较大容量的电解电容52,得到逆变器10的直流母线电压13。可控整流电路30采用控制策略可根据输出的高压直流电压17连续地调节直流母线电压13。此处可控整流晶闸管是有开关损耗的,只是开关频率低,损耗很小。也正因为开关频率低,可控整流电路30的输出响应很慢,不易频繁调整输出直流母线电压13。

直流母线电压13到高频交流高压15是通过逆变器10、串联谐振电路和高频升压变压器26实现的。逆变器10由四个全控开关管各反并联一个二极管组成,外加电容22与变压器26的漏感组成串联谐振电路,如果漏感不够,可外加一个电感24。逆变器10输出的高频脉冲电压经串联谐振电路,输入到变压器26中的是正弦电压及电流,经过变压器26的升压作用就得到了高频交流电压15。逆变器10常采用的控制策略,可连续跟踪输出电压17的变化,虽然采用了谐振软开关技术,在开关管开通时或关断时仍会产生一次开关损耗,较硬开关的损耗降低了一半以上。高压直流电源中的整流电路一般采用多级整流器20,可以使得整流二极管和电容的耐压值降低,体积减小。由于对高频交流电压15整流,多级整流器20采用快速整流二极管。此处的快速整流二极管并不是在电流过零点导通。各级整流电路依次导通,二极管会产生较大的开关损耗,使得高压直流电源100的整体效率降低。

如图2所示,根据本发明的一个实施例的高压直流电源200拓扑。逆变器40增加了一个全控开关管28。若开关管28断开,逆变器40的结构和逆变器10相同。直流母线电压23处增加一个电容组,采用两个电容组串联的方式。考虑到电容组36和38的均压充电,前端可采用变压器42、不可控整流器46和48实现。变压器42的初、次级绕组匝数比1:1,次级两个绕组。产生相同的电压经过不可控整流器46和48对两个电容组36和38充电,可保证串联电容组的均压充电。待充电完成,逆变器40开始工作,直流母线电压23无法调节。

如图3所示,逆变器40增加了开关管28,可输出5种脉冲电平,5种脉冲电平的值固定不变,只是离散的5个值。开关管2、4、6、8、28只在谐振电流过零点时切换,因此开关频率固定,为谐振频率。逆变器40的工作状态有5种。分别称为2正向谐振、1正向谐振、自由谐振、1反向谐振和2反向谐振。5种状态的作用周期也固定,为谐振周期一半的整数倍,也可以使

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