利用基波分析法分析LLC谐振电路????第33卷第12期2007年????12月高?？电??压??技??术HighVoltageEngineeringVol.33No.l2Dec.??2007%201%利用基波分析法的串联谐振电容充电电源建模张东辉,严??萍(1冲国科学院电工研究所，北京100080;2.中国科学院研究生院，北京100039)摘??要:为进一步研究因具有电流源特性而已广泛应用于电容器充电电路中的串联谐振变换器，利用基波分析法分析了串联谐振变换器，建立了串联谐振变换器基波分析法的稳态模型并在适当修改后用于串联谐振电容充电电源的研究。用搭建的30kW>lkV电容充电电源样机验证的结果表明,实验与理论结果在特定条件下非常符合。利用该模型可更快地确定电路工作在给定条件下的谐振参数/吏电源的整体效率和器件的应力都取得最优/吏用稳态模型仿真可大大地节省仿真时间，从而使系统的设计更快捷，工作更稳定。关键词:基波分析法;串联谐振变换器;电容充电电源;开关网络;稳态分析;传递函数中图分类号订N624文献标志码:A文章编号:1003??6520(2007)12??0201??041?21StudyoftheSeriesResonantCapacitorChargingPowerSupplywithSinusoidalAnalysisZHANGDong??huil,2,YANPingl(l」nstituteofElectricalEngineering,ChineseAcademyofSciences’BeijinglO0080,China;2.GraduateSchoolofChineseAcademyofSciences,Beijing：100039,China)Abstract:Sinusoidalanalysisisusedforstudyofseriesresonantconverterindetails.Resonantconverterscontainaeontrolledswitchnetworkthatdrivesalinearresonanttanknetwork」naresonantinvert,thetanknetworkdrivesaresistiveload.Thereactivecomponentoftheloadimpedancecanbeeffectivelyincorporatedintothetanknetworkthecaseofaresonantdc??dcconverter,theresonanttanknetworkisconnectedtoanuncontrolledrectifiernet??work,filternetworkandload.Anequivalentcircuitforthecontrolledswitchnetworkisgiven.Thedcpowersup??pliedbythevoltagesourceisconvertedintoaepowerattheswitchoutput.Theoutputrectifierisdrivenbythenearlysinusoidaltankoutputcurrent,sotherectifierandcapacitivefilternetworkcanbemodeledusingeffectivere??sistor.Theseriesresonantconvertersteadystatemodelisestablishedwithsinusoidalanalysisandisappliedinseriesresonantcapacitorchargingpowersupply(CCPS).AprototypeofoutputvoltagelkVandoutputpower30kWhasbeenbuiltup.Theexperimentalresultsagreewiththetheoreticresults.Byusingthismodeljesonantparameterscanquicklybemadesurewhenworkingonthespecifiedconditions’andefficiencyforthissupplycanbeimprovedandcomponentstresscanbemademinimum;moreover;wecanuselesstimewithsteadystatemodelwhensimula??tion,sothedesignedsystemwillbesteadier.Keywords:sinusoidalanalysis;seriesresonantconverter;capacitorchargingpowersupply;switchingnetwork;steadystateanalysis;transferfunction0??引？?言串联谐振变换器具有电流源特性，已广泛应用于电容器充电电路中［l??3］o串联谐振变换器含有一个LC谐振槽路。在一个或多个开关时区内，谐振槽路中各电量或其有用成分为正弦量。正弦量的幅值在大范围内变化，故PWM型变换器的研究所用的??小纹波假设不再适用于谐振槽路的分析。PWM开关变换器是通过开关管的占空比实现输出电压或输岀电流及输出功率调节的PWM型开关调节系统;谐振变换器是通过改变开关网络的工作频率实现输出量变频控制的谐振型开关调节系统［2］。像前者一样，后者也是一种强非线性、离散的病态系统，统的瞬态解和稳态解，更不能用经典控制理论设计控制器并研究其稳定性。必须指出，在传输能量方面，前者靠平均值传输能量，而后者则靠??基波传输能量，由此导致分析方法不同。在稳态分析方面，前者采用平均值分析法，而后者则采用基波分析法2引。本文利用基波分析法分析串联谐振变换器,并用于充电电源研究，实验与理论结果相符。1??串联谐振变换器的稳态分析法!基波分析法为便于分析，先做如下假设:?整个变换器中所有开关元件均为无损耗理想开...