串并联谐振高压脉冲电容充电电源的闭环控制
高压脉冲电容能在很短时间内迅速释放其储存的能量，形成强大的冲击电流和冲击功率，因此广泛应用在激光核聚变、X光机、粒子束武器等领域。脉冲电容器的能量存储主要靠高压直流充电电源来实现。
文献利用LC串联谐振电路研制了一台40 kW／10 kV数字化高频高压脉冲电容充电电源，重点对提高功率密度和安全性能方面进行了研究，但未考虑分布电容。文献基于移相闭环控制LCC串并联谐振设计了电火花加工电源，克服了传统电火花电源体积、重量大，效率低的问题，但谐振电流连续，开关损坏较大，未考虑功率输出。
这里通过分析，研制了LC串联谐振变换器的实际电路，针对限功率条件下充电电流减小，利用率低，充电速度慢等问题，采用闭环控制策略对等效LCC串并联谐振电路进行控制，提高了充电速度和电源利用率，效果良好。
2 3 kWLC串联谐振电容充电电源
交流输入整流后直流侧电压为200 V，电源输出电压7 kV，功率3 kW。由LC串联谐振特性，根据恒流、峰值限定和输出功率，计算选择电路参数为：开关周期Ts=100μs，谐振电容C1=1μF，谐振电感L=60μH，谐振周期，若电流恒定，则Uo上升速率不变，故Uo波形斜率可反映充电电流变化。图2中Uo波形斜率说明充电电流开始较大，0～4 kV阶段，电压变化率较小，充电电流变化较少，而在4～7 kV阶段，电流随着电压升高迅速减小，说明实际电路不是恒流充电的LC串联谐振电路，电路中高频变压器和整流硅堆存在分布电容，导致串联谐振电路变为LCC串并联谐振。
系统实际等效电路如图3所示，其中，并联谐振电容C2等效为变压器和整流硅堆分布电容，L为谐振电感，C1为串联谐振电容。
串并联谐振电路中，负载电容Co通过整流桥及变压器与C2并联，当C2两端电压使整流硅堆导通时，Co连接到电路中，电路为L和C1串联谐
振，谐振周期为T1。当C2两端电压小于等效负载电容电压，整流硅堆不能导通时，Co与电路断开，此时电路为L，C1和C2谐振，谐振周期为T2。随着Co电压的升高，Co连接到电路的时间减少，谐振周期逐渐减小，而LC串联谐振周期不变。图4示出2 kV，4 kV时iL与Uo波形，对比图4a，b得，随着Uo的升高，谐振周期变短，符合串并联谐振特点，证明实际电路为串并联谐振。
恒频时充电电流逐渐减小，输出功率呈波峰状，输出功率最大为1．5 kW，远小于设计的3 kW。在充电开始后一段时间即达到最大值，然后输出功率逐渐减小。
根据上述分析得出该电路存在的问题：①实际电路为LCC串并联谐振，随着Uo升高，充电电流减小，越到后期充电速度越慢；②由于充电电流减小，造成输出功率降低，达不到设计目标。
针对以上问题，采用充电电流闭环控制策略可使充电电流维持恒定，实现理想LC谐振恒流充电。但从输出功率角度分析，电流闭环恒流充电输出功率曲线与电压相同，充电末期输出功率最大，在限制输入电源功率的场合，仅能按照最大功率值设计电源，而该电源只有在最后阶段才达到最大功率输出，电源利用率低，电源体积重量也较大。单纯的电流闭环并不是最佳的控制策略。根据实际LCC串并联谐振功率输出波峰状曲线，考虑使LCC达到较大功率后实现恒功率输出(例如按1．2kW)，不仅可以相对恒频控制提高充电速度，还能减小电源的功率等级，从而减小体积重量，适合限功率、小型化场合。
4 闭环控制策略及软件实现
根据上述分析，在实际LCC串并联谐振电路中加入闭环控制策略，控制思想为：①充电开始阶段，采用电流闭环，使充电电流不变，为恒流控制；②根据功率变化曲线加入功率闭环，在电源充电达到设定功率后改变充电电流，维持该功率输出恒定，直到临近设定充电电压(95％)，此阶段为恒功率控制：③在充电电源临近设定充电电压时(95％)，为提高充电精度，采取降低开关频率，小电流充电，甚至可在达到充电电压时，根据系统泄漏电流保持电容电压恒定。
系统实现闭环控制时，需要反馈量，此系统需要充电电流、输出功率和Uo。为简化，系统仅采集检测Uo，充电电流值根据Uo变化率计算得到，输出功率通过Uo和充电电流相乘得到。
控制系统中，PI控制器因其控制简单迅速，能克服余差，有良好的控制
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