基于自上而下的高压高频高功率谐振变换器和变压器一体化方法研究

三高（高压高频高功率）谐振变换器和三高变压器是环境保护、医疗检测、工业应用和科学研究等领域高性能特种电源的重要发展方向。目前，三高谐振变换器和变压器的研究相对独立，沿袭了一般谐振变换器的分析方法，造成了设计上的盲目性和不确定性。本项目提出了一种基于自上而下的三高谐振变换器和变压器一体化设计的新思路和方法，实现两者的同步融合，保证三高谐振变换器优化设计时变压器的"存在性"，确保系统设计一次成功。主要研究内容包括三高谐振变换器特性和变压器参数融合；三高谐振变换器优化目标的提出和优化设计；三高谐振变换器两种控制模式选取的评价依据和结论。本项目将建立三高谐振变换器和变压器一体化设计方法的理论基础，实现三高谐振变换器的优化控制。研究成果在三高应用场合具有普适性，对设计性能优异的特种电源具有重要的指导意义。

本项目完成了三高谐振变换器和变压器一体化设计的研究。在对谐振变换器特性进行电路描述的基础上，通过把变压器寄生参数折算到高压侧，先设计完成高压侧，进而在系统优化目标的约束条件下完成变压器低压侧的设计，从而保证高压变压器设计的存在性，实现谐振变换器和高压变压器设计的同步融合。在三高谐振变换器和变压器一体化设计思想和方法的指导下，成功的进行了应用于介质阻挡放电领域的电流源高压谐振变换器的优化设计。本项目研究发现LCC断续谐振电流模式虽然控制简单，但电流有效值大，并且反向恢复将限制断续谐振电流模式频率的升高。而LCC连续模式具有电流有效值相对较小和易于实现高频运行的优势。因此，在追求高频高功率密度场合，优先选择连续谐振电流模式。本项目将断续电流模式应用于介质阻挡放电领域，在输出高压恒定的前提下实现了线性连续调功和全程软开关。本项目对应用于介质阻挡放电领域的电流源和电压源高压谐振变换器进行了初步的对比研究。本项目的研究结果对设计高性能高压特种电源具有指导作用，从而可促进高压特种电源在环境保护、医疗检测、工业应用和科学研究等领域的发展。