專利名稱：一種改善調頻高壓開關電源負載適應能力的技術及實現方法
技術領域：
本發明屬于特種電源技術，是一種改善調頻高壓開關電源負載適應能力的技術及實現方法。
背景技術：
脈沖雷達發射機要求高壓電源的輸出電壓調節范圍大、過載能力強、紋波小，高效率也是大功率高壓電源的關鍵指標，因而半橋串聯諧振式逆變器在脈沖雷達發射機大功率高壓開關電源中應用較為普遍。工程應用中，通常要求發射機的工作比有很大的變化范圍， 這就要求高壓電源有較強的適應負載大范圍變化的能力。盡管基于半橋串聯諧振式逆變器的高壓開關電源有較強的負載適應能力，但是其適應范圍還是受到限制的，表現為當發射機的工作比降低到一定程度，對應高壓開關電源工作在較輕負載情況下，高壓電源中的功率開關器件會處于不正常的開關狀態，開關損耗急劇增加導致嚴重發熱而燒壞。這種現象的存在直接影響高壓電源乃至發射機的性能和可靠性。本發明的思路是利用簡單可靠的方法改善調頻高壓開關電源負載適應能力，提高雷達發射機的性能和可靠性。

發明內容
本發明的目的是改善調頻高壓開關電源負載適應能力。實現本發明目的技術解決方案為通過在調頻穩壓方式的半橋串聯諧振逆變器中的高頻高壓變壓器的初級并接一只合適的電阻，利用該電阻來改善半橋串聯諧振式逆變器在較輕負載時的電路特性，使得功率開關管在高壓電源負載較輕時仍然滿足零電流開通和關斷的條件，實現了功率開關器件上的低開關損耗，保證半橋串聯諧振式逆變器處于正常工作狀態。本發明與現有技術相比，其顯著優點為(1)用并接電阻的方法代替復雜的電路控制方式改善調頻高壓開關電源的輕負載特性，結構簡單，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，既不用考慮高壓絕緣問題，也消除了高頻高壓變壓器分布參數的影響，可廣泛應用于各種功率及電壓量級的調頻高壓開關電源中。下面結合附圖對本發明作進一步詳細描述。


圖1是改善調頻高壓開關電源負載適應能力的原理框圖。圖2是實現改善調頻高壓開關電源負載適應能力的電原理圖。
具體實施例方式參見圖2，是一個典型的基于半橋串聯諧振式逆變器的高壓開關電源原理框圖。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的初級構成串聯半橋串聯諧振式逆變器，C3、C4是功率開關管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，功率開關管Vl 或V2開通后的電流是按正弦規律上升的，再通過控制Vl或V2使其在所并接的續流二極管 V3或V4導通時關斷，這樣就實現了功率開關管零電流開通和關斷的過程，使得功率開關管上的開關損耗極低，同時由于VI、V2工作于導通時間固定、周期可變的調頻方式，因而基于半橋串聯諧振式逆變器的高壓開關電源有著極高的效率和較寬范圍的負載適應能力。由于半橋串聯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鍵參數，是考慮滿足高壓電源最高輸出電壓、最大輸出功率和電網電壓下限的要求設計確定的，負載變輕后會導致(1) 一次沖放電過程后諧振電容上的電壓發生變化。(2)休止期變長。休止期期間高頻高壓變壓器T的初級等效為一個大電感Lp (激磁電感)。隨著負載的進一步減輕，上述兩種變化引起休止期期間C2、Lr、Lp、C4(或Cl、Lr、Lp、C;3)回路產生低頻振蕩，其振幅達到一定程度時會引起續流二極管V3或V4處于導通狀態，負載越輕，導通的時間越長。若在這時間段內開通V2或VI，逆變器就工作于非正常狀態，導致諧振電流波形發生畸變，VI、V2上的開關損耗急劇增加。在高頻高壓變壓器的初級并接一只電阻，可以消除逆變器休止期期間高頻高壓變壓器初級激磁電感Lp的等效效應，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大幅降低，從而消除了續流二極管V3、V4非正常導通的可能性。因半橋串聯諧振式逆變器工作于高頻狀態，該電阻應選用大功率無感電阻。不同功率量級的逆變器，電阻的取值不同，具體阻值要通過試驗獲得，取值原則是(1)高壓開關電源滿足負載變化要求。試驗表明，阻值越小，對輕負載的適應能力越強。(2)滿足負載變化要求的前提下，盡量減小電阻上的功耗。
權利要求
1.一種改善調頻高壓開關電源負載適應能力的技術，其特征在于通過改變半橋串聯諧振式逆變器休止期期間的低頻振蕩參數，降低振蕩周期和震蕩幅度，消除輕負載時續流二極管非正常導通的可能性，以改善調頻高壓開關電源負載適應能力。
2.實現權利要求1的方法，其特征在于在調頻穩壓方式的高壓開關電源半橋串聯諧振逆變器中的高頻高壓變壓器初級并接一只大功率、無感電阻，消除了逆變器休止期期間高頻高壓變壓器初級激磁電感產生的不利影響。
全文摘要
本發明涉及一種改善調頻高壓開關電源負載適應能力的技術及實現方法，通過在調頻穩壓方式的高壓開關電源半橋串聯諧振逆變器中的高頻高壓變壓器初級并接一電路來實現。該電路用以改善半橋串聯諧振式逆變器在較輕負載時的電路特性，使得功率開關管在高壓電源負載較輕時仍然滿足零電流開通和關斷的條件，保證功率開關器件上低的開關損耗。本發明解決了雷達發射機在較低工作比一段范圍內工作，對應調頻高壓開關電源工作在較輕負載時，引起高壓電源中的功率開關器件處于不正常的開關狀態，開關損耗急劇增加導致嚴重發熱而燒壞的問題，為實現調頻高壓開關電源適應雷達發射機大范圍的工作比變化、提高發射機性能及可靠性提供了有效的技術途徑。
文檔編號H02M3/335GK102545659SQ201110367088
公開日2012年7月4日 申請日期2011年11月18日 優先權日2011年11月18日
發明者崔海安 申請人:中國船舶重工集團公司第七二四研究所