双向可调直流电源，其特征在于：至少包括输入直流电源、恒功率变换装置、H型换向桥、电流传感器、桥式换向电压采样电路、负载、H桥开关控制器这七部分级联组成；解决了直流电源的正负极性转换、电流源电压源相互转换、功率保持、无极电压采样等难题，可根据需要调节输入输出功率同步变化，实现了恒功率变换，通过H桥开关的PWM开关，解决了直流电流电压换向与控制问题。克服了继电器换向的触点打弧，换向频率，工作电流电压不可控的问题，解决了负电压计算问题、换向与调节同步问题、直流电压换向采样与交流电压直接采样的问题。给磁控溅射行业镀材及时还原、直流电机带载正反转动，电磁场极性不定期互换，不定期调节等领域提供电源。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术主要适用于电磁场供电，磁场约束，直流电机驱动，远程电力传输，磁控溅 射，激光栗浦，电容充放电，电磁场换向等启动功率与运行功率落差较大且要求供电快速响 应领域与恒功率传输领域。
技术介绍
电感线圈直流供电，等离子磁场约束的共同特点就纯电感负载，直流电源给纯感 性负载供电存在一个很大的问题就是启动电流从0开始按照（7 }规律增大，增 长到直流电压与电感直流电阻的比值电流因为电感的直流电阻非常小，所以经 A 过延时后直流电流很大，对于电感线圈来说，电感快速饱和，线圈铁损增加，供电电源相当 于对重载电阻输出，电感线圈的功耗主要是焦耳热损耗（W=I2R)。这是本专利技术要解决的问 题之一。 直流电机供电，直流电机在重载启动时，电流经过定子绕组有一定延时，期初电 流为0,转矩为0,等到电流快速增加线圈上的电压快速下降 (4- 0)，电机无法启动，线圈上的损耗就是焦耳热损耗（W= 12R)，电机无法对外提供转矩 拖动势能。 磁控溅射，连续激光栗，这类负载是电离气体的负阻负载，启动电压高，启动 电流小，正常工作电压低，电流大，功率等级落差大，关断时电流拖尾严重，虽然脉冲 开关关断，但是因为电容电压变化过程（)，所以线路中电容还要放电*因为电路中电感电流变化过程是，所以还在续流（IJ， 磁控溅射时，工件因电流拖尾而经常被灼伤，激光栗因为电流拖尾而造成切割工件毛刺，所 以必须从电源上解决电流拖尾问题。 无极性电容充放电，电磁场换向。电容充电电流方向与放电电流方向相反，电磁场 换向后，电磁铁极性换向，传统的换向是利用电磁继电器换向，这种换向的缺点在于，第一、 触点打弧，经过多次换向后，触点老化。第二、还有换向速度受限，继电器的工作频率最快在 1kHz左右。第三、还有就是电流电压无法受PWM控制。第四、换向不平稳，交点处控制信号 失真。 恒功率（1^1^=U2I2T2)传输：恒功率电源变换与电源换向，在传统电源拓扑结构 中都比较困难，功率恒定范围受限，如果某电源最高电压1000V，最大功率50kW，要恒功率 输出50V，则输出电流为1000A，恒功率输出电压100V，则恒功率输出电流为500A。输出电 流对于可调电源来说，恒定功率输出尤为重要，所以本专利技术能解决恒功率调节与传输问题。
技术实现思路
双向可调直流电源，其特征在于：至少包括输入直流电源、恒功率变换装置、H型 换向桥、电流传感器、桥式换向电压采样电路、负载、H桥开关控制器这七部分级联组成；电 流传感器作为电流检测，桥式换向电压采样电路作为换向电压检测； 输入直流电源分为直流电压源或直流电流源；输入直流电源与H型换向桥，分别 连接在恒功率变换装置的输入或输出端；由输出类型决定输入直流电源的类型，当需要输 出为电压源时，输入直流电源为直流电流源，电流源的输出与恒功率变换装置的输入端并 联，恒功率变换装置的输出端与H型换向桥输入端并联，H桥输出端与负载并联；当需要输 出为电流源时，输入电源为直流电压源，电压源的输出与恒功率变换装置的输入端并联，恒 功率变换装置的输出端与H型换向桥输入端并联，H桥输出端与负载并联；桥式换向电压采 样电路与输出负载并联； 恒功率变换装置为一个或由多个恒功率变换单元级联构成的，每个单元包括1个 二极管，1个电感器，1个第一电容器，1个第二电容器，1个电阻器；二极管与电感器串联，电 阻器与第一电容器串联后与二极管并联，电感器不连接二极管的另一端与二极管不连接电 感的另一端之间与第二电容器并联，构成恒功率变换装置的一个单元，二极管的两端是本 单元的输入端，第二电容器的两端是本单元的输出端；相邻两个单元是级联的，也就是前面 单元的输出与后面单元的输入并联；多个单元按照同样的结构级联成恒功率变换装置；输 入电源的输出与恒功率变换装置的二极管并联，输出电源的输入与恒功率变换装置的第二 电容器并联； H型换向桥是由4个开关，分别为Sl、S2、S3、S4与4个快速二极管即分别为D1、 D2、D3、D4组成，2个开关S2、S4是主功率开关，2个开关S1、S3是辅助功率开关，S2主功 率开关的输出极与S1开关的输入极相连，主功率开关S2的输入极与辅助开关S1的输出极 并联在恒功率变换器的输出端上，这2个开关连接的电路叫左桥臂，左桥臂的公共接点与 负载的一端连接，主开关S4与辅助开关S3按左桥臂的组合方法形成右桥臂且与左桥臂并 联，右桥臂的公共点接负载的另一端；H桥左右桥臂接在恒功率装置输出正端的叫H桥的上 臂，接在恒功率装置输出负端的叫H桥的下臂，左桥臂上臂与右桥臂上臂的开关为主功率 开关，左桥臂与右桥臂下臂的开关是辅助功率开关；在H型桥的4个开关S1、S2、S3、S41* 别并联一个快速二极管Dl、D2、D3、D4,4个开关Sl、S2、S3、S4上的控制端分别是：Gl、G2、 G3、G4 ; H型换向桥的4个开关交叉开通，左桥臂上臂主功率开关S2与右桥臂下臂辅助功 率开关S3同时开通之前右桥臂上臂主功率开关S2与左桥臂下臂辅助功率开关S1必须关 断；同理，右桥臂上臂开关S4与左桥臂下臂开关S1同时开通之前左桥臂上臂开关S2与右 桥臂下臂开关S3必须关断；交叉导通过程中，上臂的主功率开关S2、S4工作在PWM模式，下 臂辅助功率开关S1、S3工作在常闭状态； H桥开关控制器包括：基准源取绝对值电路、电流采样取绝对值电路、电压采样取 绝对值电路、电流误差放大电路、电压误差放大电路、PWM发生电路、H桥开关换向选通电 路、PWM放大电路和H桥驱动隔离放大电路9部分；基准源取绝对值电路：包括输入（ini) 端，输出（outl)端；电流采样取绝对值电路：包括输入（in2)端，输出（out2)端；电压采样 取绝对值电路：包括输入（in3)端，输出（out3)端；电流误差放大电路（AMP-C):包括同相 输入（in+)端，反相输入（in-)端，输出（out-C)端；电压误差放大电路（AMP-V):包括同 相输入（in+)端，反相输入（in-)端，输出（out-V)端；PWM发生电路：包括同相输入（in+) 端，输出（PWM-〇ut)端；H桥开关换向选通电路：换向输入端in+/in+，正向选通开启输出 端（out+)，负向选通开启输出端（out-) ;PWM放大电路包括输入和输出端；三个输入端分 别是PWM输入端、PWM放大电路正输入端和PWM放大电路负输入端；输出端分别是：PWM1、 ?￥12、？￥13、？￥14汨桥驱动隔离放大电路：包括隔离放大输入端01^-11、01^-12、01^-13和 DRV-i4)，隔离放大输出端为DRV01、DRV02、DRV03 和DRV04); 外部基准源的输出与基准源取绝对值电路的输入（ini)端连接，输出（outl)端与 电流误差放大电路（AMP-C))的同相输入（in+)端连接； 电流传感器的输出与电流采样取绝对值电路的输入（in2)端连接，电流采样取绝 对值电路的输出（〇ut2)端与电流误差放大电路（AMP-C)的反相输入（in-)端连接；电流误 差放大电路（AMP-C)的输出（out-C)端与电压误差放大电路（AMP-V)的同相输入（in+)端 连接； 电压采样电路的输出端与电压采样取绝对值电路的输本文档来自技高网...
【技术保护点】
双向可调直流电源，其特征在于：至少包括输入直流电源、恒功率变换装置、H型换向桥、电流传感器、桥式换向电压采样电路、负载、H桥开关控制器这七部分级联组成；电流传感器作为电流检测，桥式换向电压采样电路作为换向电压检测；输入直流电源分为直流电压源或直流电流源；输入直流电源与H型换向桥，分别连接在恒功率变换装置的输入或输出端；由输出类型决定输入直流电源的类型，当需要输出为电压源时，输入直流电源为直流电流源，电流源的输出与恒功率变换装置的输入端并联，恒功率变换装置的输出端与H型换向桥输入端并联，H桥输出端与负载并联；当需要输出为电流源时，输入电源为直流电压源，电压源的输出与恒功率变换装置的输入端并联，恒功率变换装置的输出端与H型换向桥输入端并联，H桥输出端与负载并联；桥式换向电压采样电路与输出负载并联；恒功率变换装置为一个或由多个恒功率变换单元级联构成的，每个单元包括1个二极管，1个电感器，1个第一电容器，1个第二电容器，1个电阻器；二极管与电感器串联，电阻器与第一电容器串联后与二极管并联，电感器不连接二极管的另一端与二极管不连接电感的另一端之间与第二电容器并联，构成恒功率变换装置的一个单元，二极管的两端是本单元的输入端，第二电容器的两端是本单元的输出端；相邻两个单元是级联的，也就是前面单元的输出与后面单元的输入并联；多个单元按照同样的结构级联成恒功率变换装置；输入电源的输出与恒功率变换装置的二极管并联，输出电源的输入与恒功率变换装置的第二电容器并联；H型换向桥是由4个开关，分别为S1、S2、S3、S4与4个快速二极管即分别为D1、D2、D3、D4组成，2个开关S2、S4是主功率开关，2个开关S1、S3是辅助功率开关，S2主功率开关的输出极与S1开关的输入极相连，主功率开关S2的输入极与辅助开关S1的输出极并联在恒功率变换器的输出端上，这2个开关连接的电路叫左桥臂，左桥臂的公共接点与负载的一端连接，主开关S4与辅助开关S3按左桥臂的组合方法形成右桥臂且与左桥臂并联，右桥臂的公共点接负载的另一端；H桥左右桥臂接在恒功率装置输出正端的叫H桥的上臂，接在恒功率装置输出负端的叫H桥的下臂，左桥臂上臂与右桥臂上臂的开关为主功率开关，左桥臂与右桥臂下臂的开关是辅助功率开关；在H型桥的4个开关S1、S2、S3、S4上分别并联一个快速二极管D1、D2、D3、D4，4个开关S1、S2、S3、S4上的控制端分别是：G1、G 2、G 3、G4；H型换向桥的4个开关交叉开通，左桥臂上臂主功率开关S2与右桥臂下臂辅助功率开关S3同时开通之前右桥臂上臂主功率开关S2与左桥臂下臂辅助功率开关S1必须关断；同理，右桥臂上臂开关S4与左桥臂下臂开关S1同时开通之前左桥臂上臂开关S2与右桥臂下臂开关S3必须关断；交叉导通过程中，上臂的主功率开关S2、S4工作在PWM模式，下臂辅助功率开关S1、S3工作在常闭状态；H桥开关控制器包括：基准源取绝对值电路、电流采样取绝对值电路、电压采样取绝对值电路、电流误差放大电路、电压误差放大电路、PWM发生电路、H桥开关换向选通电路、PWM放大电路和H桥驱动隔离放大电路9部分；基准源取绝对值电路：包括输入(in1)端，输出(out1)端；电流采样取绝对值电路：包括输入(in2)端，输出(out2)端；电压采样取绝对值电路：包括输入(in3)端，输出(out3)端；电流误差放大电路(AMP‑C)：包括同相输入(in+)端，反相输入(in‑)端，输出(out‑C)端；电压误差放大电路(AMP‑V)：包括同相输入(in+)端，反相输入(in‑)端，输出(out‑V)端；PWM发生电路：包括同相输入(in+)端，输出(PWM‑out)端；H桥开关换向选通电路：换向输入端in+/in+，正向选通开启输出端(out+)，负向选通开启输出端(out‑)；PWM放大电路包括输入和输出端；三个输入端分别是PWM输入端、PWM放大电路正输入端和PWM放大电路负输入端；输出端分别是：PWM 1、PWM 2、PWM 3、PWM 4；H桥驱动隔离放大电路：包括隔离放大输入端DRV‑i1、DRV‑i2、DRV‑i3和DRV‑i4，隔离放大输出端为DRV01、DRV02、DRV03和DRV04；外部基准源的输出与基准源取绝对值电路的输入(in1)端连接，输出(out1)端与电流误差放大电路(AMP‑C))的同相输入(in+)端连接；电流传感器的输出与电流采样取绝对值电路的输入(in2)端连接，电流采样取绝对值电路的输出(out2)端与电流误差放大电路(AMP‑C)的反相输入(in‑)端连接；电流误差放大电路(AMP‑C)的输出(out‑C)端与电压误差放大电路(AMP‑V)的同相输入(in+)端连接；电压采样电路的输出端与电压采样取绝对值电路的输入(in3)端连接，电...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：范承，陈根，李吉龙，
申请(专利权)人：范承，
类型：发明
国别省市：四川;51
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