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串联谐振充电电路的动态分析

发布时间:2019-06-10 14:20:00 浏览次数:2535

  开云在线平台电力是一家专业研发生产串联谐振的厂家,开云在线平台生产的串联谐振设备在行业内都广受好评,以打造最具权威的“串联谐振“高压设备供应商而努力。

  串联谐振充电电路的动态工作状态是由电路的固有频率 f0 和开关管的工作频率 fS 之间的关系决 定的, 根据工作频率 fS 和固有频率 f0 的关系, 可 以决定电路中的谐振电流是连续的还是断续的。 实验中谐振电容为 0. 4 F, 谐振电感为 18 H, 根据公式可算出该电路的固有谐振频率 f0= 1/ 2πꇌ LC= 59 kHz, 下面根据不同的工作频率时的不同 电流波形进行说明。 当开关元件的工作频率小于谐振频率的一半 (fS< f0/ 2) 时, 实验中工作频率为 22. 73kHz, 测 得的电流波形如图 3:

注: ch2 为串联谐振电路中开关管的触发脉冲

ch1 为串联谐振时谐振电流波形

  图 2 中, t0 时刻, 开关管 S1 闭合, 串联谐振 电路中的谐振电流 iL ( t) 由零开始, 在 t1 时刻, 谐振电流 iL ( t) 过零, 此时快速恢复二极管 D1 导 通, 电流反向并逐渐减小, 最后在 t2 时刻趋于零 ( 开关管 S1 在这一过程中停止工作) 。由于 fS< f0/ 2, 所以出现电流断续现象 ( t2 到 t3 时刻) 。而从 t3 时刻开始, 又继续下半个周期, 开关管 S2 闭合, 电流反向, 到 t4 时刻整个周期结束。由图 3 可知, 由于谐振电流通过零点, 开关管 S1 和 S2 能够自然 的在零电流时关断, 且开关管 S1 和 S2 还可以在零 电流时导通。因此, 这种谐振型工作方式对于减小 开关管的开关损耗, 消除强迫关断过程中在开关管 上产生的高反峰电压, 减小开关管上承受的开关应 力以及提高开关管的工作寿命等, 都具有重要的意 义。 当开关元件的工作频率大于谐振频率的一半 ( fS> f0/ 2) 时, 串联谐振电路中的谐振电流 iL ( t) 时连续的, 实验中的工作频率为 36. 23kHz, 测得 的电流波形如图 4:

注: ch2 为串联谐振电路中开关管的触发脉冲

ch1 为串联谐振时谐振电流波形

  由图我们可以看出在 fS> f0/ 2 时, 开关管S1 和 S2 都是在零电流下关断的, 但不是在零电流状态 下开通的, 对开关管来说很不利。

  当开关元件的工作频率近似等于谐振频率的一 半 ( fS= f0/ 2) 时, 实验中工作频率为 29. 76kHz, 测得的电流波形如图 5:

注: ch2 为串联谐振电路中开关管的触发脉冲

ch1 为串联谐振时谐振电流波形

  从上图可以看出此状态为一种临界状态.

  由于 LC 串联谐振型逆变器作为充电电路 具有恒流源充电效率高的特点, 已广泛应用在激光 电源充电电路中。本文主要对串联谐振电路进行了 动态分析, 结合实际测得的波形可以看出: 当电路 工作在 fS< f0/ 2 时, 做到了零流开关, 对开关管来 说是最有利的。图 6 为在开关元件的工作频率小于 谐振频率的一半 ( fS< f0/ 2) 时图 1 所示的半桥式 串联谐振充电电路中充电电容 C3 的放电、充电时 的取样波形。

  可以看出, 串联谐振式充电电路的充电波形呈 线性, 这样可以达到较高的充电效率。