专利名称：一种改善调频高压开关电源负载适应能力的技术及实现方法
技术领域：
本发明属于特种电源技术，是一种改善调频高压开关电源负载适应能力的技术及实现方法。
背景技术：
脉冲雷达发射机要求高压电源的输出电压调节范围大、过载能力强、纹波小，高效率也是大功率高压电源的关键指标，因而半桥串联谐振式逆变器在脉冲雷达发射机大功率高压开关电源中应用较为普遍。工程应用中，通常要求发射机的工作比有很大的变化范围， 这就要求高压电源有较强的适应负载大范围变化的能力。尽管基于半桥串联谐振式逆变器的高压开关电源有较强的负载适应能力，但是其适应范围还是受到限制的，表现为当发射机的工作比降低到一定程度，对应高压开关电源工作在较轻负载情况下，高压电源中的功率开关器件会处于不正常的开关状态，开关损耗急剧增加导致严重发热而烧坏。这种现象的存在直接影响高压电源乃至发射机的性能和可靠性。本发明的思路是利用简单可靠的方法改善调频高压开关电源负载适应能力，提高雷达发射机的性能和可靠性。
发明内容
本发明的目的是改善调频高压开关电源负载适应能力。实现本发明目的技术解决方案为通过在调频稳压方式的半桥串联谐振逆变器中的高频高压变压器的初级并接一只合适的电阻，利用该电阻来改善半桥串联谐振式逆变器在较轻负载时的电路特性，使得功率开关管在高压电源负载较轻时仍然满足零电流开通和关断的条件，实现了功率开关器件上的低开关损耗，保证半桥串联谐振式逆变器处于正常工作状态。本发明与现有技术相比，其显著优点为(1)用并接电阻的方法代替复杂的电路控制方式改善调频高压开关电源的轻负载特性，结构简单，成本低，可靠性高。(2)由于电阻并接在高频高压变压器的初级，既不用考虑高压绝缘问题，也消除了高频高压变压器分布参数的影响，可广泛应用于各种功率及电压量级的调频高压开关电源中。下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
图1是改善调频高压开关电源负载适应能力的原理框图。图2是实现改善调频高压开关电源负载适应能力的电原理图。
具体实施例方式参见图2，是一个典型的基于半桥串联谐振式逆变器的高压开关电源原理框图。E为逆变器的输入电压，Cl、C2、VI、V2、V3、V4、Lr以及高频高压变压器T的初级构成串联半桥串联谐振式逆变器，C3、C4是功率开关管V1、V2的C-E极间等效电容，回路的谐振频率由Cl、C2、Lr和高频高压变压器漏感决定。由于L-C的谐振作用，功率开关管Vl 或V2开通后的电流是按正弦规律上升的，再通过控制Vl或V2使其在所并接的续流二极管 V3或V4导通时关断，这样就实现了功率开关管零电流开通和关断的过程，使得功率开关管上的开关损耗极低，同时由于VI、V2工作于导通时间固定、周期可变的调频方式，因而基于半桥串联谐振式逆变器的高压开关电源有着极高的效率和较宽范围的负载适应能力。由于半桥串联谐振式逆变器的谐振电容、谐振电感以及高频高压变压器的匝比等关键参数，是考虑满足高压电源最高输出电压、最大输出功率和电网电压下限的要求设计确定的，负载变轻后会导致(1) 一次冲放电过程后谐振电容上的电压发生变化。(2)休止期变长。休止期期间高频高压变压器T的初级等效为一个大电感Lp (激磁电感)。随着负载的进一步减轻，上述两种变化引起休止期期间C2、Lr、Lp、C4(或Cl、Lr、Lp、C;3)回路产生低频振荡，其振幅达到一定程度时会引起续流二极管V3或V4处于导通状态，负载越轻，导通的时间越长。若在这时间段内开通V2或VI，逆变器就工作于非正常状态，导致谐振电流波形发生畸变，VI、V2上的开关损耗急剧增加。在高频高压变压器的初级并接一只电阻，可以消除逆变器休止期期间高频高压变压器初级激磁电感Lp的等效效应，由于激磁电感Lp变成了电阻，上述低频振荡的周期和振幅会大幅降低，从而消除了续流二极管V3、V4非正常导通的可能性。因半桥串联谐振式逆变器工作于高频状态，该电阻应选用大功率无感电阻。不同功率量级的逆变器，电阻的取值不同，具体阻值要通过试验获得，取值原则是(1)高压开关电源满足负载变化要求。试验表明，阻值越小，对轻负载的适应能力越强。(2)满足负载变化要求的前提下，尽量减小电阻上的功耗。
权利要求
1.一种改善调频高压开关电源负载适应能力的技术，其特征在于通过改变半桥串联谐振式逆变器休止期期间的低频振荡参数，降低振荡周期和震荡幅度，消除轻负载时续流二极管非正常导通的可能性，以改善调频高压开关电源负载适应能力。
2.实现权利要求1的方法，其特征在于在调频稳压方式的高压开关电源半桥串联谐振逆变器中的高频高压变压器初级并接一只大功率、无感电阻，消除了逆变器休止期期间高频高压变压器初级激磁电感产生的不利影响。
全文摘要
本发明涉及一种改善调频高压开关电源负载适应能力的技术及实现方法，通过在调频稳压方式的高压开关电源半桥串联谐振逆变器中的高频高压变压器初级并接一电路来实现。该电路用以改善半桥串联谐振式逆变器在较轻负载时的电路特性，使得功率开关管在高压电源负载较轻时仍然满足零电流开通和关断的条件，保证功率开关器件上低的开关损耗。本发明解决了雷达发射机在较低工作比一段范围内工作，对应调频高压开关电源工作在较轻负载时，引起高压电源中的功率开关器件处于不正常的开关状态，开关损耗急剧增加导致严重发热而烧坏的问题，为实现调频高压开关电源适应雷达发射机大范围的工作比变化、提高发射机性能及可靠性提供了有效的技术途径。
文档编号H02M3/335GK102545659SQ201110367088
公开日2012年7月4日 申请日期2011年11月18日 优先权日2011年11月18日
发明者崔海安 申请人:中国船舶重工集团公司第七二四研究所