具有可变母线电压的LLC高压电容充电电源设计

作者:

曾宇轩，帕特里克·帕拉纳斯，俞克勋，谢先飞

摘要

该文提出了一种两级可变母线电压高压电容充电电源技术方案，在半桥LLC谐振电路的基础上增加了一级图腾柱无桥PFC电路，解决了传统LLC谐振电源在输出电压较高时工作频率变化范围过大导致充电效率下降的问题。由于图腾柱电路本身具有功率因数校正功能，因此电源设计还具有能够直接从电网取电而不影响电网电能质量的优点。本文首先介绍了该电源设计两部分的电路拓扑结构和工作原理，并采用等效电阻法分析了电源在容性负载下的输出特性。针对前级图腾柱电路，设计了双环控制器实现对母线电压和功率因数的控制，并针对后级LLC电路提出了PI加低通滤波的恒流控制器，以降低高频噪声的不利影响。最后，通过模型构建和仿真分析，研究了3000 V/1 A高压电容充电电源的充电特性，验证了该电源的技术方案、设计和控制策略的可行性。

关键词： 图腾柱无桥PFC， 可变母线电压， LLC谐振变换器， 双闭环控制， 恒流控制， 高压电容充电