大功率全桥串联谐振充电电源理论设计
由于负载阻抗不断变化，很难获得励磁电感和漏感计算的解析表达式，可采用数值模拟方法。忽略初次级绕组电阻，脉冲变压器以励磁电感和漏感等效，则全桥串联谐振充电电源的等效电路如图3所示，其中L4为励磁电感；L3为折算后的次级漏感，其值为次级漏感的1／n2；C4为折算后的负载电容，其值为负载电容的n2，n=30。
使用参数扫描的方法，先假定忽略次级漏感，令励磁电感的值分别为：10μH，100μH，1 mH，10 mH。模拟结果如图4所示。
从图可见，当励磁电感值为1 mH，10 mH时，输出电压波形结果一致，而励磁电感为10μH时，输出电压明显较低，说明励磁电感10μH时变压器次级输出的脉宽和平顶度均不能满足要求。进一步模拟表明本设计所用变压器的励磁电感值不低于200μH就可满足要求。对于磁芯变压器，该条件容易满足。
1．4 散热设计
脉冲变压器的峰值功率为：
Pmax=2U0Uout／(nπZ) (10)
据此，计算获得Pmax=116 kW。平均功率为：
Pavg=U0(2Uout-△UL)／(nπZ) (11)
据此，计算Pavg=66 kW。但考虑到脉冲变压器工作时间短，仅几个ms，因此，变压器可不设计额外的散热装置。
2 电路仿真
根据以上设计参数，获得全电路以及仿真结果，分别如图5，6。
根据模拟结果，电流谐振周期约30．2μs，每个开关周期负载电压增量接近1．8 kV，则经历34个谐振周期，即1．03 ms后可完成对负载电容的充电，与设计预期一致。在对110 nF负载电容充电时，输出电压为等台阶，每个驱动电流半周期产生一个幅值1．8 kV台阶。
3 结论
全桥谐振充电电源的谐振电感和电容决定谐振频率，功率开关的耐压和电流决定该器件的型号，脉冲变压器决定谐振功率脉冲高效率且低畸变地向负载传输，励磁电感和伏秒数是该脉冲变压器的最关键参数，脉冲峰值功率和平均功率参数决定散热系统设计。结合数值计算和模拟的方法开展了全桥谐振充电电源的理论设计，确定了谐振回路的参数和脉冲变压器电感值，全电路仿真验证了设计的合理性，为该电源下一步实验工作奠定了基础。
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