[发明专利]一种串联谐振式恒流充电电源

说明书

本发明提供一种串联谐振式恒流充电电源的设计，其包括预处理组件，用于将城市电网中的三相交流电压转变成直流电压；IGBT全桥开关模块，与预处理组件通过电路连接，用于接收预处理组件输出的直流电压，并将直流电压转换成高频交流电压；转换组件，其输入端与IGBT全桥开关模块连接，用于转换高频交流电压，并输出直流高压；反馈组件，与转换组件电路连接，用于采集转换组件输出的直流高压信号和电流信号；控制组件，其输入端与反馈组件电路连接，输出端与IGBT全桥开关模块电路连接，接收反馈组件采集的直流高压信号，并生成控制信号控制IGBT全桥开关模块的导通和断开。本发明可适应宽范围负载变化，适用于向大容量负载储能电容充电，安全可靠性高。

技术领域

本发明涉及应用于以电容器作为储能单元的脉冲功率系统的电容器充电电源，特别涉及一种提供千伏级充电电压的串联谐振式恒流充电电源。

背景技术

脉冲功率系统是通过对脉冲能量进行时间压缩获得短脉冲、高功率的电装置，高压恒流充电电源作为脉冲功率系统的重要组成部分之一，按照应用需求对大容量储能电容充电，为脉冲功率系统提供初始能量。目前有三种比较成熟的电容器充电技术，包括带限流电阻的高压直流电源充电，工频谐振充电和高频开关变换器充电。带限流电阻的高压直流电源充电是通过充电限流电阻向储能电容器充电。这种方式能够保证电容在不放电时两端的电压始终与前面直流源电压相等，即始终可以被更新。这种技术简单可靠，成本较低，但是其缺点明显：充电效率低，一般不超过50％，因此只适用于低重复频率的场合。工频谐振充电是将工频交流电源经变压器升压后再由整流桥给滤波电容充电，以产生直流高压。当晶闸管被触发导通后，经过电感和二极管给负载电容传递能量。这种电路简单有效，充电电压较高，频率控制比较方便，但晶闸管作为开关器件决定了电路无法处于更新模式。此外，难以实现良好稳压也是其问题之一。

随着高频大功率开关器件和现代控制理论的发展，高频化已经成为各种电源发展的方向。高频开关变换器用很多个脉冲链向储能电容充电，每个开关周期内产生的充电脉冲传递很小一部分能量给负载，因此能够实现相当高的充电精度和充电效率。通过调整开关导通时间或工作频率能够控制能量传递的大小，而反馈技术的应用使得开关器件能够及时地开通或关断，因此在高频条件下电源可以工作在更新模式，不断补偿电容器上的电压损失。由于工作频率较高，使得变压器的体积大大缩小，降低了系统的体积和成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种串联谐振式恒流充电电源，以解决大容量储能电容的充电问题。

为实现上述目的，本发明通过如下技术方案实现，其包括

预处理组件，与城市电网连接，用于将城市电网中的三相交流电压转变成直流电压；

IGBT全桥开关模块，与预处理组件通过电路连接，用于接收预处理组件输出的直流电压，并将直流电压转换成高频交流电压；

转换组件，其输入端与IGBT全桥开关模块通过电路连接，用于转换高频交流电压，并输出直流高压；

反馈组件，与转换组件通过电路连接，用于采集转换组件输出的直流高压信号和电流信号；

控制组件，其输入端与反馈组件通过电路连接，输出端与IGBT全桥开关模块通过电路连接，接收反馈组件采集的直流高压信号，并生成控制信号控制IGBT全桥开关模块的导通和断开。

优选地，所述预处理组件包括：EMI滤波器模块，与城市电网连接，用于对城市电网中的三相交流电进行高频滤波；低压整流滤波模块，其包括整流子模块和滤波电容子模块，且输入端与EMI滤波器模块通过电路连接，输出端与IGBT全桥开关模块通过电路连接，其作用是将三相交流电转变为直流电。