基于状态平面模型的多模态恒功率谐振电容器充电电源研究

谐振型电容器充电电源因其高效、高功率密度被广泛应用于脉冲功率领域,其控制方法多为断续模式的恒流控制,控制简单但存在充电速度慢、开关器件应力大的缺点。恒功率控制可以加快充电速度,但电流断续模式(discontinuous conduction mode,DCM)谐振电流峰值大、平均值小,器件应力大;电流连续模式(continuous conduction mode,CCM)充电后期开关频率高,硬关断损耗与干扰严重。为了实现电容器恒功率充电的同时弥补单一CCM或DCM模式充电的不足,该文提出一种新型多模态恒功率控制策略,综合利用CCM电流平均值大、峰值小与DCM开关损耗小的优势。状态平面法便于准确直观分析谐振电路变模式恒功率充电过程,因此文中通过CCM与DCM运行时的状态轨迹推导出恒功率控制模型,设计并实现各充电模态的平滑切换。最后通过实验验证,该多模态恒功率控制策略能够在显著加快充电速度的同时不增加开关器件应力。