將電能通過(guò)功率調(diào)整系統(tǒng)存儲(chǔ)到高壓串聯(lián)諧振電容器，這就是高壓串聯(lián)諧振電容器充電技術(shù)。為了提高電源的可靠性，通常要求電源具有抗負(fù)載短路能力。高壓串聯(lián)諧振電容器具有負(fù)載短路時(shí)諧振頻率基本不變和抗負(fù)載短路能力極強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于電容器充電技術(shù)中。
高壓串聯(lián)諧振電容器充電電源(CCPS)電路主要有以下三種工作模式[4]：
(1)開(kāi)關(guān)頻率低于諧振頻率一半時(shí)的不連續(xù)導(dǎo)電模式(模式1，DCM，O
(2)開(kāi)關(guān)頻率低于諧振頻率時(shí)的連續(xù)導(dǎo)電模式(模式2，CCM，0.5
(3)開(kāi)關(guān)頻率高于諧振頻率時(shí)連續(xù)導(dǎo)電模式(模式3.CCM，W>W)：開(kāi)關(guān)器件為零電壓開(kāi)通、硬關(guān)斷，變換器為電流連續(xù)工作方式，諧振回路呈感性，輸出特性與恒流源的特性有所偏離，具有自動(dòng)過(guò)載保護(hù)的功能。
種工作模式為PFM方式串聯(lián)諧振，其控制簡(jiǎn)單，且電路工作于軟開(kāi)關(guān)狀態(tài)。第三種工作模式就是PWM方式串聯(lián)諧振，是近年來(lái)研究的一大熱點(diǎn)。
本文建立了串聯(lián)諧振CCPS的數(shù)學(xué)模型，分析了其工作原理，通過(guò)數(shù)學(xué)仿真的方法，給出了諧振電路的特性，通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了所采用控制方案的正確性和充電系統(tǒng)的性。1串聯(lián)諧振CCPS工作原理
給出了串聯(lián)諧振變換器電路，圖中U為輸入直流電源，由工頻整流得到，Q1～Q4及D1～D4組成全橋逆變器，G為諧振電容，L為諧振電感，C2為充電電容。
將逆變器等效為方波電源，諧振回路參數(shù)用I和C1表示，負(fù)載折合到原邊用Q表示，得到等效電路如圖2所示。
過(guò)程二：諧振電流反向，續(xù)流二極管D，和D3導(dǎo)通，整流二極管D6和D8導(dǎo)通，其等效電路如圖4所示，工作波形如圖5中t1～t2所示。
對(duì)半個(gè)周期內(nèi)的2個(gè)諧振過(guò)程建立小信號(hào)模型，并列寫(xiě)時(shí)間狀態(tài)方程，根據(jù)諧振過(guò)程的初態(tài)和末態(tài)，可以得出諧振過(guò)程中電流、電壓的表達(dá)式。根據(jù)迭代原理，并認(rèn)為C2》G，可得：1。= 8C1!U。即充電電流平均值與充電電壓無(wú)關(guān)，充電電流平均值恒定;充電電容越大，則平均充電電流越小。2串聯(lián)諧振CCPS電壓傳輸特性
電壓傳輸?shù)念l率特性曲線(xiàn)，橫坐標(biāo)表示開(kāi)關(guān)頻率，縱坐標(biāo)為負(fù)載電容C2兩端電壓，計(jì)算中L=63 UH，/=20 kHz,U=500V,k分別取0.1,2,4,6和∞(在圖中對(duì)應(yīng)曲線(xiàn)從上到下)。由圖6(a)和圖6(b)可見(jiàn)，當(dāng)工作在諧振頻率附近時(shí).電壓輸出較高，當(dāng)負(fù)載(K)變化時(shí)，電壓有很大的變化，且K越大，電壓的調(diào)節(jié)特性越差，當(dāng)K=∞(即C2=00)時(shí)，電路失去電壓調(diào)節(jié)能力。
不同開(kāi)關(guān)頻率下，輸出電壓與負(fù)載的關(guān)系曲線(xiàn)，開(kāi)關(guān)頻率，fr為諧振回路的諧振頻率，C2為負(fù)載，U2為輸出電壓。圖7(a)中，曲線(xiàn)從下到上，F(xiàn)與f的比值依次為0.5、0.6、0.7、0.8、0.9;圖7(b)中，曲線(xiàn)從上到下，F(xiàn)與fr的比值依次為1.1、1.2、1.3、1.4、1.5。從圖中可進(jìn)一步看出，負(fù)載微小的變化將引起很大的電壓變化，因此這種電路的結(jié)構(gòu)形式不利于電壓調(diào)節(jié)。3串聯(lián)諧振CCPS電流傳輸特性

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