專利名稱：一種改善調(diào)頻高壓開(kāi)關(guān)電源負(fù)載適應(yīng)能力的技術(shù)及實(shí)現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于特種電源技術(shù)，是一種改善調(diào)頻高壓開(kāi)關(guān)電源負(fù)載適應(yīng)能力的技術(shù)及實(shí)現(xiàn)方法。
背景技術(shù)：
脈沖雷達(dá)發(fā)射機(jī)要求高壓電源的輸出電壓調(diào)節(jié)范圍大、過(guò)載能力強(qiáng)、紋波小，高效率也是大功率高壓電源的關(guān)鍵指標(biāo)，因而半橋串聯(lián)諧振式逆變器在脈沖雷達(dá)發(fā)射機(jī)大功率高壓開(kāi)關(guān)電源中應(yīng)用較為普遍。工程應(yīng)用中，通常要求發(fā)射機(jī)的工作比有很大的變化范圍， 這就要求高壓電源有較強(qiáng)的適應(yīng)負(fù)載大范圍變化的能力。盡管基于半橋串聯(lián)諧振式逆變器的高壓開(kāi)關(guān)電源有較強(qiáng)的負(fù)載適應(yīng)能力，但是其適應(yīng)范圍還是受到限制的，表現(xiàn)為當(dāng)發(fā)射機(jī)的工作比降低到一定程度，對(duì)應(yīng)高壓開(kāi)關(guān)電源工作在較輕負(fù)載情況下，高壓電源中的功率開(kāi)關(guān)器件會(huì)處于不正常的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，開(kāi)關(guān)損耗急劇增加導(dǎo)致嚴(yán)重發(fā)熱而燒壞。這種現(xiàn)象的存在直接影響高壓電源乃至發(fā)射機(jī)的性能和可靠性。本發(fā)明的思路是利用簡(jiǎn)單可靠的方法改善調(diào)頻高壓開(kāi)關(guān)電源負(fù)載適應(yīng)能力，提高雷達(dá)發(fā)射機(jī)的性能和可靠性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是改善調(diào)頻高壓開(kāi)關(guān)電源負(fù)載適應(yīng)能力。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的技術(shù)解決方案為通過(guò)在調(diào)頻穩(wěn)壓方式的半橋串聯(lián)諧振逆變器中的高頻高壓變壓器的初級(jí)并接一只合適的電阻，利用該電阻來(lái)改善半橋串聯(lián)諧振式逆變器在較輕負(fù)載時(shí)的電路特性，使得功率開(kāi)關(guān)管在高壓電源負(fù)載較輕時(shí)仍然滿足零電流開(kāi)通和關(guān)斷的條件，實(shí)現(xiàn)了功率開(kāi)關(guān)器件上的低開(kāi)關(guān)損耗，保證半橋串聯(lián)諧振式逆變器處于正常工作狀態(tài)。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)為(1)用并接電阻的方法代替復(fù)雜的電路控制方式改善調(diào)頻高壓開(kāi)關(guān)電源的輕負(fù)載特性，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，可靠性高。(2)由于電阻并接在高頻高壓變壓器的初級(jí)，既不用考慮高壓絕緣問(wèn)題，也消除了高頻高壓變壓器分布參數(shù)的影響，可廣泛應(yīng)用于各種功率及電壓量級(jí)的調(diào)頻高壓開(kāi)關(guān)電源中。下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。


圖1是改善調(diào)頻高壓開(kāi)關(guān)電源負(fù)載適應(yīng)能力的原理框圖。圖2是實(shí)現(xiàn)改善調(diào)頻高壓開(kāi)關(guān)電源負(fù)載適應(yīng)能力的電原理圖。
具體實(shí)施例方式參見(jiàn)圖2，是一個(gè)典型的基于半橋串聯(lián)諧振式逆變器的高壓開(kāi)關(guān)電源原理框圖。E為逆變器的輸入電壓，Cl、C2、VI、V2、V3、V4、Lr以及高頻高壓變壓器T的初級(jí)構(gòu)成串聯(lián)半橋串聯(lián)諧振式逆變器，C3、C4是功率開(kāi)關(guān)管V1、V2的C-E極間等效電容，回路的諧振頻率由Cl、C2、Lr和高頻高壓變壓器漏感決定。由于L-C的諧振作用，功率開(kāi)關(guān)管Vl 或V2開(kāi)通后的電流是按正弦規(guī)律上升的，再通過(guò)控制Vl或V2使其在所并接的續(xù)流二極管 V3或V4導(dǎo)通時(shí)關(guān)斷，這樣就實(shí)現(xiàn)了功率開(kāi)關(guān)管零電流開(kāi)通和關(guān)斷的過(guò)程，使得功率開(kāi)關(guān)管上的開(kāi)關(guān)損耗極低，同時(shí)由于VI、V2工作于導(dǎo)通時(shí)間固定、周期可變的調(diào)頻方式，因而基于半橋串聯(lián)諧振式逆變器的高壓開(kāi)關(guān)電源有著極高的效率和較寬范圍的負(fù)載適應(yīng)能力。由于半橋串聯(lián)諧振式逆變器的諧振電容、諧振電感以及高頻高壓變壓器的匝比等關(guān)鍵參數(shù)，是考慮滿足高壓電源最高輸出電壓、最大輸出功率和電網(wǎng)電壓下限的要求設(shè)計(jì)確定的，負(fù)載變輕后會(huì)導(dǎo)致(1) 一次沖放電過(guò)程后諧振電容上的電壓發(fā)生變化。(2)休止期變長(zhǎng)。休止期期間高頻高壓變壓器T的初級(jí)等效為一個(gè)大電感Lp (激磁電感)。隨著負(fù)載的進(jìn)一步減輕，上述兩種變化引起休止期期間C2、Lr、Lp、C4(或Cl、Lr、Lp、C;3)回路產(chǎn)生低頻振蕩，其振幅達(dá)到一定程度時(shí)會(huì)引起續(xù)流二極管V3或V4處于導(dǎo)通狀態(tài)，負(fù)載越輕，導(dǎo)通的時(shí)間越長(zhǎng)。若在這時(shí)間段內(nèi)開(kāi)通V2或VI，逆變器就工作于非正常狀態(tài)，導(dǎo)致諧振電流波形發(fā)生畸變，VI、V2上的開(kāi)關(guān)損耗急劇增加。在高頻高壓變壓器的初級(jí)并接一只電阻，可以消除逆變器休止期期間高頻高壓變壓器初級(jí)激磁電感Lp的等效效應(yīng)，由于激磁電感Lp變成了電阻，上述低頻振蕩的周期和振幅會(huì)大幅降低，從而消除了續(xù)流二極管V3、V4非正常導(dǎo)通的可能性。因半橋串聯(lián)諧振式逆變器工作于高頻狀態(tài)，該電阻應(yīng)選用大功率無(wú)感電阻。不同功率量級(jí)的逆變器，電阻的取值不同，具體阻值要通過(guò)試驗(yàn)獲得，取值原則是(1)高壓開(kāi)關(guān)電源滿足負(fù)載變化要求。試驗(yàn)表明，阻值越小，對(duì)輕負(fù)載的適應(yīng)能力越強(qiáng)。(2)滿足負(fù)載變化要求的前提下，盡量減小電阻上的功耗。
權(quán)利要求
1.一種改善調(diào)頻高壓開(kāi)關(guān)電源負(fù)載適應(yīng)能力的技術(shù)，其特征在于通過(guò)改變半橋串聯(lián)諧振式逆變器休止期期間的低頻振蕩參數(shù)，降低振蕩周期和震蕩幅度，消除輕負(fù)載時(shí)續(xù)流二極管非正常導(dǎo)通的可能性，以改善調(diào)頻高壓開(kāi)關(guān)電源負(fù)載適應(yīng)能力。
2.實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1的方法，其特征在于在調(diào)頻穩(wěn)壓方式的高壓開(kāi)關(guān)電源半橋串聯(lián)諧振逆變器中的高頻高壓變壓器初級(jí)并接一只大功率、無(wú)感電阻，消除了逆變器休止期期間高頻高壓變壓器初級(jí)激磁電感產(chǎn)生的不利影響。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種改善調(diào)頻高壓開(kāi)關(guān)電源負(fù)載適應(yīng)能力的技術(shù)及實(shí)現(xiàn)方法，通過(guò)在調(diào)頻穩(wěn)壓方式的高壓開(kāi)關(guān)電源半橋串聯(lián)諧振逆變器中的高頻高壓變壓器初級(jí)并接一電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。該電路用以改善半橋串聯(lián)諧振式逆變器在較輕負(fù)載時(shí)的電路特性，使得功率開(kāi)關(guān)管在高壓電源負(fù)載較輕時(shí)仍然滿足零電流開(kāi)通和關(guān)斷的條件，保證功率開(kāi)關(guān)器件上低的開(kāi)關(guān)損耗。本發(fā)明解決了雷達(dá)發(fā)射機(jī)在較低工作比一段范圍內(nèi)工作，對(duì)應(yīng)調(diào)頻高壓開(kāi)關(guān)電源工作在較輕負(fù)載時(shí)，引起高壓電源中的功率開(kāi)關(guān)器件處于不正常的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，開(kāi)關(guān)損耗急劇增加導(dǎo)致嚴(yán)重發(fā)熱而燒壞的問(wèn)題，為實(shí)現(xiàn)調(diào)頻高壓開(kāi)關(guān)電源適應(yīng)雷達(dá)發(fā)射機(jī)大范圍的工作比變化、提高發(fā)射機(jī)性能及可靠性提供了有效的技術(shù)途徑。
文檔編號(hào)H02M3/335GK102545659SQ201110367088
公開(kāi)日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月18日
發(fā)明者崔海安 申請(qǐng)人:中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七二四研究所