超快速隔离开关电磁斥力机构的充电电源研究

摘要

本文在所在实验室研制出的超快速隔离开关电磁斥力机构基础上，对超快速隔离开关电磁斥力机构的充电电源进行研究。本课题所研究的电源从电网输入端对储能电容进行恒流充电，实现充电电压高、充电电流小、电容器电压恒定的特点。同时为了提高电源系统的效率、减小谐波对电网的污染，在电路中增加功率因数校正技术。
　　本文首先介绍了电容器充电技术的发展以及国内外研究现状，针对高频谐振充电技术进行了总结和对比，引出了LCL-T半桥谐振式充电技术。在此基础上，提出了本文所研究的超快速隔离开关电磁斥力机构的充电电源为两级式架构：前级为功率因素校正电路，后级为LCL-T半桥谐振式电容器充电电路。针对前级功率因数校正电路，首先通过分析与对比实现功率因数校正的各类拓扑结构以及工作模式，选择CCM模式下Boost电路作为PFC主电路；其次介绍了Boost PFC的常用控制策略，并从中选择平均电流控制方案；接着通过采用状态空间平均法构建Boost PFC的小信号模型，给出数字平均电流控制法的双闭环系统中PI控制器的设计方法。针对后级LCL-T半桥谐振式电容器充电电路，首先对LCL-T谐振式变换器的工作模式进行分析，接着运用基波分析法分析变换器恒流工作原理，并进一步分析了LCL-T谐振式变换器的电流传输特性、相位特性；在此基础上，提出了带钳位二极管的 LCL-T谐振式电容器充电电路，分析该充电电路的工作过程并给出了参数设计过程。
　　最后，在理论分析的基础上，采用TMS320F2812作为控制芯片，进行了系统参数的设计。成功研制了一台基于LCL-T谐振式变换器的充电电路样机，实验结果证明了理论分析与设计的正确性。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

1 绪论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 电容器充电电源国内外研究综述

1.3 电磁斥力机构充电电源的总体方案

1.4 本文的主要工作及章节安排

2 带功率因数校正的AC/DC变换器

2.1 APFC拓扑与工作模式

2.2 CCM模式下Boost PFC的工作原理

2.3 Boost PFC的控制方法

2.4 Boost PFC的数字平均电流法控制器设计

2.5 本章小结

3 基于LCL-T变换器的电容器恒流充电电路

3.1 LCL-T变换器的工作过程及恒流工作原理

3.2 LCL-T变换器的特性分析

3.3 基于LCL-T变换器的电容器恒流充电

3.4 电容器充电电路仿真与分析

3.5 本章小结

4 电磁斥力机构充电电源设计

4.1 Boost PFC变换器的参数设计

4.2 基于LCL-T的电容器充电设计

4.3 驱动电路设计

4.4 本章小结

5 实验结果与分析

5.1 实验波形与分析

5.2 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表论文及科研成果

致谢