一种水下放电高功率脉冲电源的实现方法技术

本发明专利技术公开了一种水下放电高功率脉冲电源的实现方法，包括如下步骤：输入直流300V进入电压变换模块，把电压转换成15V送入驱动模块、12V送入控制模块；控制模块工作，产生100kHz的PWM波进入驱动模块；驱动模块工作，产生放大的电流和电压信号送入全桥模块；全桥模块工作，把直流300V逆变成100kHz的PWM进入高频变压器；高频变压器升压，将300V升压至6000V；将6000V交变高压整流滤波后输入储能电容；采用双可控硅开关串联的方式对储能电容放电。本发明专利技术的电源装置把次级滤波电感进行阻抗变换到变压器初级，从整体上降低了电感电压，提升了输出效率，降低了损耗。大幅度提升了设备的可靠性。

Method for realizing underwater discharge high power pulse power supply

The invention discloses a water discharge high power pulse power supply method, which comprises the following steps: input 300V into DC voltage conversion module converts the voltage into 15V into the drive module, 12V control module to the control module; work, PWM wave generated 100kHz into the drive module; the drive module, generating amplified current and the voltage signal into full bridge module; full bridge module, the DC 300V inverted into 100kHz PWM into high frequency transformer; high frequency transformer, 300V up to 6000V; the 6000V alternating voltage rectifier filter input capacitor; double thyristor switch series of energy storage capacitor discharge. The power supply of the invention converts the secondary filter inductance into the transformer primary, and reduces the inductance voltage from the whole, thereby improving the output efficiency and reducing the loss. The reliability of the equipment has been greatly raised.

【技术实现步骤摘要】
一种水下放电高功率脉冲电源的实现方法
本专利技术涉及一种水下放电高功率脉冲电源的实现方法，特别是指在水下实现宽频带高功率脉冲声波。
技术介绍
目前高功率脉冲电源技术主要采用全桥开关充电，高压大电流火花开关或者可控硅开关放电技术。这种拓扑充放电技术电容脉冲放电为多振荡衰减放电，不仅开关有较高的能耗，且寿命短。由于高功率脉冲电源应用在水下放电的特殊性，这种损耗大、可靠性低的实现方法就不能适应复杂的水下环境。本专利技术通过实践得到了一种损耗小的高功率脉冲电源实现方法，调节拓扑参数，由于次级高压特性，导致滤波电感损耗过大，把次级滤波电感进行阻抗变换到变压器初级从整体上降低了电感电压，提升了输出效率，降低了损耗。大幅度提升了设备的可靠性。目前没有发现同本专利技术类似技术的说明或报道，也尚未收集到国内外类似的资料。
技术实现思路
为了解决现有高功率脉冲电源发射损耗大、可靠性低，导致设备在水下使用寿命有限、元件易损的不稳定因素。本专利技术提供一损耗小、可靠性高的水下高功率脉冲电源的实现方法。本专利技术的目的通过以下技术方案来实现：一种水下放电高功率脉冲电源的实现方法，包括如下步骤：S1、输入直流300V进入电压变换模块，把电压转换成15V送入驱动模块、12V送入控制模块；S2、控制模块工作，产生100kHz的PWM波进入驱动模块；S3、驱动模块工作，产生放大的电流和电压信号送入全桥模块；S4、全桥模块工作，把直流300V逆变成100kHz的PWM进入高频变压器；S5、高频变压器升压，将300V升压至6000V；S6、将6000V交变高压整流滤波后输入储能电容；S7、采用双可控硅开关串联的方式对储能电容放电，具体的，采集模块对储能电容电压进行隔离采样，把采样的型号送入控制模块，当电压超过设定值时，控制模块停止工作，充电模块停止输出，在反馈回路设计相位角40度，使环路稳定。优选地，所述控制模块工作采用具有低功耗，高可靠性的DSP芯片。优选地，全桥模块采用低热阻快速反应型功率MOS管。优选地，所述储能电容为高压CBB储能电容。优选地，采用自激振荡芯片产生频率100KHz脉宽可调的矩形波控制驱动电路的导通和关断。优选地，根据最大脉宽占空比设置变压器匝数比，使输出不超过7000V，调节PWM占空比输出不同幅度电压从而实现不同高功率电源输出能量可调。优选地，电感变换方式采用将变压器次级的高压滤波电感通过阻抗变换的方式，移动到变压器初级，串联在回路中。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术的电源装置把次级滤波电感进行阻抗变换到变压器初级，从整体上降低了电感电压，提升了输出效率，降低了损耗。大幅度提升了设备的可靠性。附图说明图1为本专利技术实施例的工作示意图；图2为本专利技术实施例中的电感变换图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。图1是本专利技术的工作示意图，如图所示，主要包括电压变换模块、控制模块、驱动模块、全桥模块、采集模块、开关模块；在本实例中，第一步输入进入电压变换模块，把电压转换成15V送入驱动模块、12V送入控制模块。第二步控制模块工作，采用具有低功耗，可靠性高、性能优越等条件的DSP芯片，产生PWM波进入驱动模块。同时接收电压电流反馈采样，通过采样实现过压预警、过流预警。第三步驱动模块工作，产生放大的电流和电压信号送入全桥模块。全桥模块采用低热阻快速反应型功率MOS管，减少逆变损耗。第四步逆变能量送入高频变压器升压，高频变压器采用小体积密封罐油封装，提高电压耐压等级和较小体积重量。第五步把电压整流滤波后储存在高压CBB储能电容中。第六步，采用双可控硅开关串联的方式对储能电容放电提高耐压等级，防止击穿，提高可靠性。图2是电感变换的电路图，如图所示，主要包括了变换之前常用的电路形式T1高频高压变压器、高压整流桥、L1高压电感和储能电容C1以及变换后的电路形式包括L2低压电感、高频高压变压器T2、高压整流桥、储能电容C2。本实施例中，高频高压变压器T1通过初级产生的PWM波把电压升高通过高压整流桥变成带有直流分量的能量。通过高压电感进行滤波产生直流送入电容，根据经验公式直流分量纹波是负载电阻比上三倍的信号频率。根据计算得到的电感参数比较大，再加上输出为6000V的高压，由于绝缘性能的要求，实际工程中制作的电感体积较大，即增加了设备整体的重量而且增大了设备损耗。通过多次试验尝试和改进，进行了电路拓扑的改变，把电感从高频高压变压器次级移到初级，由于初级电压较低可以降低绝缘性能要求，从而大幅度的降低了电感体积，PWM波先进入电感L2再进入变压器T2经过整流桥输入到储能电容C2，通过多次测试和试验，本方案设备完全具有之前设备的输出性能，而且大幅度的降低了损耗、体积。适应了水下设备高可靠性的要求。以上对本专利技术的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本专利技术并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本专利技术的实质内容。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水下放电高功率脉冲电源的实现方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、输入直流300V进入电压变换模块，把电压转换成15V送入驱动模块、12V送入控制模块；S2、控制模块工作，产生100kHz的PWM波进入驱动模块；S3、驱动模块工作，产生放大的电流和电压信号送入全桥模块；S4、全桥模块工作，把直流300V逆变成100kHz的PWM进入高频变压器；S5、高频变压器升压，将300V升压至6000V；S6、将6000V交变高压整流滤波后输入储能电容；S7、采用双可控硅开关串联的方式对储能电容放电，具体的，采集模块对储能电容电压进行隔离采样，把采样的信号送入控制模块，当电压超过设定值时，控制模块停止工作，充电模块停止输出，在反馈回路设计相位角40度，使环路稳定。

【技术特征摘要】
1.一种水下放电高功率脉冲电源的实现方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、输入直流300V进入电压变换模块，把电压转换成15V送入驱动模块、12V送入控制模块；S2、控制模块工作，产生100kHz的PWM波进入驱动模块；S3、驱动模块工作，产生放大的电流和电压信号送入全桥模块；S4、全桥模块工作，把直流300V逆变成100kHz的PWM进入高频变压器；S5、高频变压器升压，将300V升压至6000V；S6、将6000V交变高压整流滤波后输入储能电容；S7、采用双可控硅开关串联的方式对储能电容放电，具体的，采集模块对储能电容电压进行隔离采样，把采样的信号送入控制模块，当电压超过设定值时，控制模块停止工作，充电模块停止输出，在反馈回路设计相位角40度，使环路稳定。2.如权利要求1所述的一种水下放电高功率脉冲电源的实现方法，其特征在于，所述控制模块工...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡鹏飞，文明，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七二六研究所，
类型：发明
国别省市：上海,31