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【我的毕设作品】基于LC谐振变换器的电容充电电源
阅读: 1905 |  回复: 14 楼层直达

2019/06/06 17:08:08
1
WILLbe
电源币:73 | 积分:3 主题帖:1 | 回复帖:10
LV2
班长

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我的课题是做一个电容充电器,给断路器的分合闸储能电容充电。

电容的充电特性:

•充电初始时刻相当于短路  负载不断变化
• 存在“电压跌落”效应 电容器的保压性能跟电压、温度成反比

•电容器的寿命(电容值)跟重复频率成正比

因此需要一种恒流充电实现快速充电并且延长电容器的寿命。

常规的电容充电有以下几种方式:

我选择选择拓扑方式:全桥串联谐振

LC谐振频率大家都知道怎么计算,因此小弟就不多说,规定谐振频率为Fr,开关频率为Fs。根据开关频率的不同存在两种种模式:断续模式和连续模式,当fs < fr/2 为连续模式,一个开关周期包括两个完整的谐振周期,且其电流断续工作,为电流不连续模式(即 DCM 模式)。选择此方式能够实现开关器件零电流通断,损耗低且电磁干扰小。谐振电流的波形如图:

可以看出:

(1)  在输入电压以及其他电路参数一定的情况下,负载电容充电电流恒定不变,只取决于开关频率,与负载电压无关。

(2)充电电压不取决于开关频率,只是随开关次数成线性正比增长。在没有高频变压器的情况下,负载电容的电压最大值即为输入直流母线的电压值。

(3)  谐振电容电压会在每一个谐振周期后产生一定的残压,且这个残压值随开关次数成等比增加(即每个周期增加的幅值大小相同)。

(4)在充电过程中,流经开关管的正向谐振电流峰值逐渐变大,在末期最大能达到初始值的近两倍;反向谐振电流峰值减小,直到减为零。

(5)  由于在实际中,负载  C2 的值远大于谐振电容 C1 的数值,电源充电时,充电电压在每个周期内变化的幅度很小,且是“恒流”充电,因此可以应用开环控制的控制策略,不需闭环反馈,只控制开关次数即可控制输出电压的大小。

基本原理就到此位置。

我是通过变频控制实现期望的充电电流,当然这其中包括DSP控制程序的编写、电流电压的采样、光耦隔离驱动等工作,就不一一说明了,下面贴几张实物图:

标签 经历分享

电源网-天边在2019-07-18打赏该贴 +10 电源币 打赏理由:很不错的分享

2019/06/07 09:21:14
2
wk17763345115
电源币:0 | 积分:3 主题帖:0 | 回复帖:4
LV1
士兵
谢谢 从中学到了很多东西
2019/06/10 13:08:33
5
电源网-璐璐
电源币:1092 | 积分:80 主题帖:274 | 回复帖:1507
LV10
司令
2019/06/07 09:54:52
3
WILLbe
电源币:73 | 积分:3 主题帖:1 | 回复帖:10
LV2
班长
共同进步鸭
2019/06/10 11:06:53
4
电源网-璐璐
电源币:1092 | 积分:80 主题帖:274 | 回复帖:1507
LV10
司令
棒棒棒!大家可以一起学习学习哈
2019/06/26 13:34:51
6
afeia168
电源币:0 | 积分:0 主题帖:0 | 回复帖:4
LV1
士兵
版主可以把论文帖出来看一下不,没有用模拟IC 尝试这个充电可能性吗
2019/06/26 14:37:10
7
WILLbe
电源币:73 | 积分:3 主题帖:1 | 回复帖:10
LV2
班长
模拟IC当然有比如UC3861,MC33066等谐振IC,但是可扩展和智能程度不高,因此采用数字处理器。
2019/06/26 14:41:53
8
WILLbe
电源币:73 | 积分:3 主题帖:1 | 回复帖:10
LV2
班长

2019/06/26 14:42:20
9
WILLbe
电源币:73 | 积分:3 主题帖:1 | 回复帖:10
LV2
班长

充电时间 大概5s充到了300V

2019/07/06 17:49:26
10
WILLbe
电源币:73 | 积分:3 主题帖:1 | 回复帖:10
LV2
班长

分享下经验:

在实际电路中,随着电容输出电压的上升,恒流效果变差,充电电压不再线性上升。

这是因为高频变压器和后端的整流电路存在级间电容和等效电容。导致LC谐振变为LCC串并联谐振。

仿真对比

2019/07/06 17:50:10
11
WILLbe
电源币:73 | 积分:3 主题帖:1 | 回复帖:10
LV2
班长
2019/07/09 12:37:50
12
wk18063366507
电源币:65 | 积分:1 主题帖:1 | 回复帖:6
LV1
士兵
这个是理论分析推导的对吗,是否具有设计可参考性
2019/07/17 16:14:48
14
WILLbe
电源币:73 | 积分:3 主题帖:1 | 回复帖:10
LV2
班长
理论分析根据时域,根据拉氏变换和反拉氏变换求得,经仿真和实验验证具有参考价值
2019/07/10 15:25:46
13
gaohq
电源币:65 | 积分:5 主题帖:50 | 回复帖:477
LV8
师长

关注,楼主这个跟本坛张大师(zhangyiping)的所谓第五代准谐振极其相似。

2019/07/18 10:36:00
15
电源网-天边
电源币:166 | 积分:388 主题帖:73 | 回复帖:1162
LV9
军长
看到了一个熟悉的名字:张大师
该帖有赏
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