50kHz串联谐振式电容器充电电源的研究

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脉冲电容器放电是脉冲功率领域在实验室中获得脉冲源的重要方式,而脉冲电容器充电技术是其实现的前提和关键技术之一。脉冲电容器充电电源的发展现状对脉冲源的体积、重复频率等因素有着直接的影响。随着电力电子技术的不断发展,电容器充电电源由过去笨拙的,低效率的工频线性充电电源,发展为新型、紧凑、高效率的高频开关电源。尤其在某些特殊的应用场合,人们往往需要小型化和便携式的电源来满足特殊的要求。因此本文以高功率密度为目标,研究了高频电容器充电电源技术,对充电电源高频化和热管理技术进行了重点研究,研制了50kHz电容器充电电源样机。   本文分析和研究了串联谐振式电容器充电电源的拓扑结构和工作原理:针对50kHz开关频率进行了参数设计和仿真计算;分析和设计了高频变压器,高频电感等核心部件,并提出了独特的结构设计;将上位机控制技术、DSP控制技术和电压电流测量技术相结合,设计了测量保护回路;搭建了体积小,功能完善的电容器充电电源。   在电源高频化的过程中,开关器件的保护是热点话题。本文重点对开关器件的高频损耗和尖峰电压产生的机理进行了分析,通过仿真计算,给出了较为合理的散热系统和吸收电路的解决方案,并进行了实验验证。   本文针对充电电源的各项指标进行了试验验证,并针对电容器充电电源后期的充电功率下降的现象给出了理论分析,对电源的参数设计进行了修正。
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