式中:t0,t1一阶段1充电起始、结束时间
Ceq为Cr与CL串联而成,CL为CL等效到变压器初级的值。当CL>>Cr时,Ceq≈Cr。这是串联谐振充电电源的一个特点,即高压充电时,对不同的负载充电不会影响谐振电路的特征阻抗及谐振频率。
由式(1)可以看到,工作阶段l的充电电流呈正弦状。当充电电流逐渐变化到0日寸,工作阶段1结束。此时,充电电源进入工作阶段2,其工作简化电路如图3所示。
工作阶段2为反向续流阶段。这时的充电电流流经续流二极管,方向与工作阶段1相反。当进行这个阶段后,工作阶段1中开通的开关可以关断,并且为零电流关断,开关关断损耗为0。图3也是二阶动态电路。同样对二阶动态电路列写复频域方程并求解,可得:
式中的各项参数同公式(1)。
当工作阶段2完成后,G3、G4、G5开通,开通时的分析同上,分别得到工作阶段3和4。对每次谐振电流求取平均值:
式中:t一单次充电时间
T一谐振周期
△UL一负载电压
依据式(5)和式(6)就可以确定两电平充电谐振电路参数以及充电电流的大小。
2)半电压模式过程分析
G2、G6为一组,G3、G5为一组。这两组轮流导通。当其中一组导通时,一个储能电容上的电压Us/2直接加至谐振电路端,构成的一个工作阶段与全电压模式工作阶段l类似,不同的只是源电压由Us变成了Us/2。
随后进行的工作阶段2为反向续流。因为电流流经路径与全电压模式阶段2相同,故电流表达式相同。
这样,可以采用全电压模式工作中的分析方法,得到半电压模式的平均充电电流表达式:
结合负载电容的能量公式,可以得到:
根据式(8)就可以确定三电平充电谐振电路参数以及充电电流的大小。