[發明專利]一種LC諧振充電電源及提高其能量效率的方法

在審

• 申請號: 201910573399.5
• 申請日: 2019-06-27
• 公開（公告）號: CN110198067A
• 公開（公告）日: 2019-09-03
• 發明（設計）人: 殷毅;李志強;王弘剛;洪志強
• 申請（專利權）人: 湖南華成邁創電子科技有限公司
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00;H02M3/07
• 代理公司: 長沙市護航專利代理事務所(特殊普通合伙) 43220
• 代理人: 謝新苗

本發明公開了一種LC諧振充電電源，通過在充電回路和負載電路之間設置高壓硅堆D，脈沖變壓器Xformer次級輸出的電流經過高壓硅堆D后對負載電容Cload充電，由于高壓硅堆D的存在，負載電壓達到最大值后，負載上電壓將不再通過脈沖變壓器Xformer次級線圈回路振蕩放電，電壓可以長時間維持在最高充電電壓，同時，脈沖變壓器Xformer初級導通電流的截止時間加長，使得初級電容Cp上反壓數值與提前觸發的工作方式相比，幅值更高，電源的效率可以顯著提升。此外，又由于初級電容Cp反壓幅值增加，增大了儲能電容Cm電壓的工作范圍，提高了充電電源的工作的穩定性和可靠性，應用性增強。同時，本發明還公開了一種提高LC諧振充電電源能量效率的方法。

技術領域

本發明主要涉及大功率充電電源裝置技術領域，具體地說，涉及一種LC諧振充電電源及提高其能量效率的方法。

背景技術

高功率脈沖調制器在軍事和民用領域有著廣泛的應用，近年來隨著Zpinch、環保、高能激光和微波等應用的深入發展，對脈沖調制器輸出的功率、重復運行頻率等要求越來越高。大功率高壓充電系統作為脈沖功率調制器的重要組成部分，對其充電電壓、功率及電源效率等要求也相應的增加。

大功率充電電源通常采用全橋串聯諧振的工作方式，該方案具有充電效率高、應用廣的特點。但是隨著重復運行頻率的增加，由于可用充電時間的減小，電源的輸出功率會大幅的增加，造成裝置體積、重量的增加。諧振充電電源采用變壓器脈沖升壓充電，并利用中間儲能電容，對變壓器原邊電容的能量進行補充以實現重頻運行的充電方案，具有充電時間短、可重復充電頻率高等優點，在脈沖功率裝置中得到了廣泛的應用，但其充電電源效率通常較低，且重復頻率運行或長時間運行時會造成多余的能量累積在充電電源回路中，造成系統溫度升高而導致一系列問題，因此不利于充電電源工作的穩定性及可靠性。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種LC諧振充電電源及提高其能量效率的方法，克服現有技術中充電電源效率低、穩定性和可靠性較差的技術問題。

本發明的LC諧振充電電源電路，包括諧振充電回路、負載電路及設置于充電回路和負載電路之間的高壓硅堆D：

所述諧振充電回路包括中控系統、觸發控制模塊、初級電容Cp、放電晶閘管開關S1、能量回收晶閘管開關S2、保護電感L1、諧振充電電感L2、脈沖變壓器Xformer、能量補充晶閘管開關S3及儲能電容Cm，所述中控系統與觸發控制模塊相連；所述觸發控制模塊分別與放電晶閘管開關S1、能量回收開關晶閘管開關S2和能量補充晶閘管開關S3的門極相連；所述初級電容Cp、放電晶閘管開關S1與脈沖變壓器Xformer依次串聯于諧振充電回路中，所述放電晶閘管開關S1的陰極與脈沖變壓器Xformer的初級輸入端相連；所述初級電容Cp的正極依次經諧振充電電感L2和保護電感L1后與能量回收晶閘管開關S2的陰極相連，其負極與能量回收晶閘管開關S2的陽極相連；所述儲能電容Cm與初級電容Cp并聯設置，其正極與能量補充晶閘管開關S3的陽極相連，所述能量補充晶閘管開關S3的陰極與保護電感L1和諧振充電電感L2的交叉節點相連；

所述負載電路包括并聯連接的負載電容Cload和最終負載Rload，以及串聯在兩者之間的氣體開關Switch；

所述高壓硅堆D的一端與脈沖變壓器Xformer次級輸出端連接，其另一端與負載電容Cload連接。

進一步地，所述高壓硅堆D包括多個整流二極管，多個所述整流二極管同時串聯、并聯連接。

進一步地，所述LC諧振充電電源還包括主放電開關控制板和回收補充開關控制板，所述觸發控制模塊通過主放電開關控制板與放電晶閘管開關S1的門級相連，并通過回收補充開關控制板分別與能量回收晶閘管開關S2和能量補充晶閘管開關S3的門極相連

進一步地，所述高壓硅堆D的耐壓標稱值為負載電容Cload充電電壓幅值的1.8倍。