專(zhuān)利名稱(chēng)：一種高頻恒流充電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及充電電源，具體地說(shuō)是涉及一種高頻恒流充電裝置。
背景技術(shù)：
目前，高壓脈沖調(diào)制器廣泛用于X光機(jī)和集裝箱檢測(cè)系統(tǒng)等領(lǐng)域。在高壓脈沖調(diào)制器前置電路充電電源有多種電路形式可供選擇，傳統(tǒng)的有阻容型(RC)、諧振型(LCD)、回掃充電型(反激式逆變器)，在回掃充電型中，一般采用電容器作為初級(jí)儲(chǔ)能電源，通過(guò)逆變控制電路，經(jīng)變壓器升壓，高壓整流，作為輸出電容器的充電電源。
隨著功率電子的發(fā)展，各種高頻逆變技術(shù)日新月異，常用的逆變方式有三種，脈寬調(diào)制(PWM)、頻率調(diào)制(FM)和相位調(diào)制(PM)等，工作頻率可達(dá)幾十KHZ，甚至更高。作為高壓脈沖調(diào)制器的充電電源，應(yīng)具有一定抵抗負(fù)載短路的沖擊能力，也就是應(yīng)具有恒流特性，因?yàn)樨?fù)載是電容器，由于電容器的電壓不能突變，在電流開(kāi)啟瞬間，電容器相當(dāng)于短路。同時(shí)還應(yīng)具備較強(qiáng)的抗電磁干擾能力和寬范圍的輸出調(diào)節(jié)功能，以及較高的充電效率。
要滿(mǎn)足上述要求，目前幾種調(diào)制方式均存在不足之處，因?yàn)檫@幾種方式均要求在充電過(guò)程中對(duì)逆變開(kāi)關(guān)管的工作狀態(tài)進(jìn)行不斷的調(diào)整，調(diào)整的過(guò)程可能對(duì)電源的穩(wěn)定性、可靠性造成不利影響。其中，脈寬調(diào)制變換效率低，逆變開(kāi)關(guān)管工作在硬開(kāi)關(guān)狀態(tài)，造成電路的電磁干擾也較大，工作不可靠。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種高頻串聯(lián)諧振、開(kāi)關(guān)電路形式的恒流充電裝置。
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)方案是一種高頻恒流充電裝置，由與直流電源并聯(lián)的儲(chǔ)能電容、逆變開(kāi)關(guān)管組成的全橋逆變電路和連接于該逆變電路輸出的高頻變壓器，全橋高壓整流電路、負(fù)載電容，其特征在于所述的逆變電路輸出的一端與高頻變壓器輸入的一端之間串接一諧振電路。逆變電路本身具有一定的選頻功能和內(nèi)阻，通過(guò)設(shè)定諧振電路的諧振周期，采用固定脈沖寬度、固定的開(kāi)關(guān)頻率，控制逆變電路中的開(kāi)關(guān)管，實(shí)現(xiàn)在零電流時(shí)關(guān)斷。
一種高頻恒流充電裝置，所述的諧振電路由電感線(xiàn)圈和電容器串接構(gòu)成。
高頻恒流充電裝置，所述的諧振電路的諧振頻率f0=1/ΠLrCr.]]>一種高頻恒流充電裝置，所述的逆變開(kāi)關(guān)管為絕緣柵雙極晶體管(IGBT)。
一種高頻恒流充電裝置，其特征在于所述的高頻變壓器的鐵芯采用非晶態(tài)材料制成雙環(huán)形?？蓽p小變壓器的體積，降低損耗。
一種高頻恒流充電裝置，采用上述結(jié)構(gòu)，位于逆變電路輸出的一端與高頻變壓器輸入的一端之間串接一個(gè)諧振頻率為f0=1/2ΠLrCr]]>的諧振電路。逆變電路本身具有一定的選頻功能和內(nèi)阻，通過(guò)設(shè)定諧振電路的諧振周期，采用固定脈沖寬度、固定的開(kāi)關(guān)頻率，控制逆變電路中的逆變開(kāi)關(guān)管，實(shí)現(xiàn)在零電流時(shí)關(guān)斷，從而使該充電裝置具有一定的恒流輸出能力和抵抗負(fù)載短路的能力，并提高了充電效率和抗電磁干擾能力。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明；圖1為本發(fā)明一種高頻恒流充電裝置電路原理圖；圖2為圖1所示的逆變開(kāi)關(guān)管觸發(fā)脈沖信號(hào)示意圖；圖3為圖1所示的負(fù)載電容輸出特性曲線(xiàn)圖；在圖1中，1、直流電源；2、儲(chǔ)能電容；、Z1、Z2、Z3、Z4、逆變開(kāi)關(guān)管；4、諧振電路；5、電感線(xiàn)圈；6、電容器；7、高頻變壓器；8、高壓整流電路；9、負(fù)載電容。
具體實(shí)施例方式
如圖1、圖2所示，一種高頻恒流充電裝置，由與直流電源1并聯(lián)的儲(chǔ)能電容2、逆變開(kāi)關(guān)管Z1、Z2、Z3、Z4組成的全橋逆變電路和連接于該逆變電路輸出的高頻變壓器7，高頻變壓器8的輸出連接全橋高壓整流電路8的輸入，高壓整流電路8的輸出并接負(fù)載電容9。所述的逆變電路輸出的一端與高頻變壓器8輸入的一端之間串接一個(gè)由電感線(xiàn)圈5和電容器6串接構(gòu)成諧振電路4。在電源逆變過(guò)程中，通過(guò)觸發(fā)脈沖信號(hào)T1、T2，兩組逆變開(kāi)關(guān)管Z1、Z4和Z2、Z3交替導(dǎo)通，完成一個(gè)開(kāi)關(guān)周期。由于在逆變電路輸出串接一個(gè)諧振頻率為f0=1/2ΠLrCr]]>的電感線(xiàn)圈5和電容器6，使回路具有一定的選頻功能和內(nèi)阻，當(dāng)逆變電路的開(kāi)關(guān)頻率F小于諧振頻率f0一半時(shí)，這種拓樸結(jié)構(gòu)的形式具有一定的恒流輸出能力。同時(shí)也具備了抵抗負(fù)載短路的能力。
串聯(lián)諧振逆變電路，若回路的平均電流約為45A，峰值電流約為130A，因此可選擇平均電流為200A帶續(xù)流二極管的逆變開(kāi)關(guān)管(絕緣柵雙極晶體管)。根據(jù)逆變開(kāi)關(guān)管(IGBT)的開(kāi)關(guān)特性確定開(kāi)關(guān)頻率為19KHz，則諧振頻率為f0定為40Hz，從而可以算出電感線(xiàn)圈5的Lr和電容器6的Cr的取值。
充電的精度通過(guò)控制充電電源的工作周期，以一個(gè)ΔV為最小單位，為確保零電流開(kāi)關(guān)，也就是半個(gè)周期為一個(gè)臺(tái)階ΔV，這就是電源輸出的最小穩(wěn)壓的絕對(duì)誤差，可以近似計(jì)算為ΔV/V＝F/2fsF為充電電源工作頻率 fs為串聯(lián)諧振回路的開(kāi)關(guān)頻率如將串聯(lián)諧振回路的開(kāi)關(guān)頻率設(shè)定為19KHz。連接逆變開(kāi)關(guān)管基極觸發(fā)脈沖信號(hào)T1、T2的頻率為19KHz，控制兩組逆變開(kāi)關(guān)管Z1、Z4和Z2、Z3交替導(dǎo)通，完成一個(gè)開(kāi)關(guān)周期。該充電電源的精度可達(dá)ΔV/V＝20/(2×19×103)＝0.53×10-3可見(jiàn)完全可以滿(mǎn)足充電電壓精度的要求，充電電壓可以通過(guò)采樣反饋到控制回路。
該充電電源，經(jīng)過(guò)逆變電路輸出的電流波形是正弦波，諧波含量少。整個(gè)電路的di/dt比較小，電磁干擾也小，提高了整個(gè)系統(tǒng)的可靠性。參見(jiàn)圖3，由于充電電源可達(dá)到恒流輸出，被充電負(fù)載容器9上的電壓是線(xiàn)性上升的，電源作半個(gè)周期，輸出電壓就上升到一定的數(shù)值。
權(quán)利要求
1.一種高頻恒流充電裝置，由與直流電源(1)并聯(lián)的儲(chǔ)能電容(2)、逆變開(kāi)關(guān)管(Z1、Z2、Z3、Z4)組成的全橋逆變電路和連接于該逆變電路輸出的高頻變壓器(7)，全橋高壓整流電路(8)、負(fù)載電容(9)，其特征在于所述的逆變電路輸出的一端與高頻變壓器(7)輸入的一端之間串接一諧振電路(4)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高頻恒流充電裝置，其特征在于所述的諧振電路(4)由電感線(xiàn)圈(5)和電容器(6)串接構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高頻恒流充電裝置，其特征在于所述的諧振電路(4)的諧振頻率f0=1/2ΠLrCr.]]>
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高頻恒流充電裝置，其特征在于所述的逆變開(kāi)關(guān)管(Z1、Z2、Z3、Z4)為絕緣柵雙極晶體管。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高頻恒流充電裝置，其特征在于所述的高頻變壓器(7)的鐵芯采用非晶態(tài)材料制成雙環(huán)形。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種高頻恒流充電裝置，由與直流電源并聯(lián)的儲(chǔ)能電容、逆變開(kāi)關(guān)管組成的全橋逆變電路和連接于該逆變電路輸出的高頻變壓器，全橋高壓整流電路、負(fù)載電容，所述的逆變電路輸出的一端與高頻變壓器輸入的一端之間串接一諧振電路。通過(guò)設(shè)定諧振電路的諧振周期，采用固定脈沖寬度、固定的開(kāi)關(guān)頻率，控制逆變電路中的逆變開(kāi)關(guān)管，實(shí)現(xiàn)在零電流時(shí)關(guān)斷，從而使該充電裝置具有一定的恒流輸出能力和抵抗負(fù)載短路的能力，并提高了充電效率和抗電磁干擾能力。
文檔編號(hào)H02J7/04GK1877959SQ20051004048
公開(kāi)日2006年12月13日 申請(qǐng)日期2005年6月9日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月9日
發(fā)明者宮龍 申請(qǐng)人:蕪湖科偉兆伏電子有限公司